Đây là ch t có màu xanh đậm, có mùi nhẹ, ổn định ở nhiệt độ phòng nhƣng phân hủy ở 100 – 110 oC. Dạng dung dịch 1% có pH = 3 – 4.5.
Hịa tan đƣợc trong nƣớc và các dung mơi etanol, chloroform, acid axetic, glyxerol; ít tan trong pyridine; không tan trong xylene và acid oleic.
MB đối kháng với các loại hóa ch t mang tính oxy hóa – khử, kiềm, dichromate, các hợp ch t của iod. Khi phân hủy sinh ra các khí độc, Cl2, NO, CO, SO2, CO2, H2S.
1.5.2.3 Ứng dụng
MB là một hóa ch t đƣợc sử dủng rộng rãi trong các ngành nhuộm vải, nilon, da, gỗ; sản xu t mực in; trong một số l nh vực khác, hóa học, sinh học, y học, nuôi trồng thủy sản…
L nh vực hóa học: Trong hóa học phân tích, MB đƣợc sử dụng nhƣ một ch t chỉ thị với thế oxy hóa khử tiêu chuẩn là 0.01 V. Dung dịch của ch t này có màu xanh khi trong một mơi trƣờng oxy hóa, nhƣng sẽ chuyển sang khơng màu khi tiếp xúc với một ch t khử. MB đƣợc sử dụng làm chỉ thị để phân tích mơt số ngun tố theo phƣơng pháp động học.
25
L nh vực sinh học: MB thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ một loại thuốc nhuộm hỗ trợ trong việc xác định vi khuẩn. Do vi khuẩn thực tế không màu, thêm một hoặc hai giọt MB lên lam kính giúp cho các nhà sinh học nhìn th y hình dạng, c u trúc của vi khuẩn. Ngoài ra MB cũng đã đƣợc sử dụng để phát hiện các trình tự RNA trong chuyên ngành kỹ thuật.
L nh vực y học: MB đƣợc dùng trong điều trị ngộ độc cyanid và điều trị chứng methemogobin – huyết. MB cũng có tác dụng sát khuẩn nhẹ, nhuộm màu các mơ [24]. Thuốc có liên kết khơng hồi phục với acid nucleic và vius, phá vỡ phân tử vius khi tiếp xúc với ánh sáng. Vì thế, thuốc cịn đƣợc dùng tại chỗ để điều trị nhiễm virus ngoài da nhƣ herpes simplex [24]; điều trị chốc lở. Viêm da mủ, sát khuẩn niệu sinh dục và làm thuốc nhuộm các mơ trong một số thao tác chuẩn đốn (nhuộm vi khuẩn…)
L nh vực nuôi trồng thủy sản: MB đƣợc sử dụng vào giữa thế kỉ 19 trong việc điều trị các ệnh về vi khuẩn, n m và kí sinh trùng. Ngồi ra, MB cũng đƣợc cho là hiệu quả trong chữa ệnh máu nâu do met – hemoglo in quá nhiều trong máu. Bệnh này thể hiện dạng hemoglo in t thƣờng trong máu làm cho việc vận chuyển oxy trong máu khó kh n. Những hợp ch t có thể gây ra hiện tƣợng trên có thể do sử dụng kháng sinh, hàm lƣợng NO2-
, NO3- trong nƣớc và dƣ lƣợng thuốc ảo vệ thực vật. MB an toàn đối với việc xử lý n m trên trứng nhiều loại cá. Đặc iệt là hiệu quả cao trong việc điều trị các ệnh n m Saprolegnia trên các giai đoạn của cá [25].
1.6 Tình hình nghiên cứu
1.6.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Hiện nay các nghiên cứu về iến tính vật liệu nano TiO2 ứng dụng trong xúc tác quang đã và đang đƣợc nghiên cứu r t nhiều trên thế giới. N m 2016, Xi Cao và các cộng sự [26] dùng phƣơng pháp sol - gel tổng hợp hệ N/Fe/TiO2-Bentonite phân hủy methylene blue (MB) dƣới ánh sáng nhìn th y, kết quả cho th y dƣới ánh sáng UV hệ phân hủy MB 100% trong vịng 50 phút, dƣới ánh sáng nhìn th y hệ phân hủy MB đạt 100% trong 180 phút.
26
N m 2015, Xiaohong Hu và các cộng sự [27] nghiên cứu hệ P/Ag/Ag2O/Ag3PO4/TiO2 ằng phƣơng pháp sol - gel t ng khả n ng quang xúc tác trong vùng ánh sáng nhìn th y phân hủy rhodamine B (RhB), kết quả thu đƣợc khả n ng phân hủy RhB của hệ đạt đến 97.1% sau 60 phút.
N m 2014, Jamshaid Rashid and M.A. Barakat [28] đã nghiên cứu hệ Ag3PO4/TiO2, ằng cách sử dụng phƣơng pháp đồng kết tủa để iến tính, đã cho kết quả quang hóa của hệ Ag3PO4/TiO2 phân hủy hoàn toàn 15 mg/L 2-chlorophenol ở pH = 3 trong 120 phút, và phân hủy 92.5% 25 mg/L 2-chlorophenol trong 180 phút dƣới chiếu xạ của ánh sáng nhìn th y.
N m 2013, Wei Teng và các cộng sự [29] nghiên cứu hệ Ag/Ag3PO4/TiO2 nano ống phân hủy ch t màu 2-chlorophenol dƣới chiếu xạ nhìn th y với ƣớc sóng λ > 420 nm.
N m 2012, Ruoyu Liu và cộng sự [11] sử dụng hệ Ag3PO4 nano/TiO2 dạng vòng (1,10) tạo dị c u trúc phân hủy ch t màu methyl orange (MO), hoạt tính quang của hệ t ng đáng kể dƣới chiếu xạ UV, phân hủy MO gần nhƣ hoàn toàn sau 20 phút. N m 2012, Weifeng Yao và các cộng sự [30] đã nghiên cứu hệ Ag3PO4/TiO2 với việc cải thiện ằng cách tạo nên dị c u trúc t ng khả n ng quang xúc tác của hệ với mục đích phân hủy và h p phụ ch t màu methylene blue (MB) và rhodamine B (RhB) dƣới chiếu xạ ánh sáng nhìn th y, thời gian hệ Ag3PO4/TiO2 phân hủy MB trong 10 phút, với RhB là 25 phút.
N m 2009, Thou-Jen Whang và cộng sự [31] đã nghiên cứu hệ Ag/TiO2 phân hủy quang đạt 82.3% MB trong 2 giờ dƣới chiếu xạ của đèn halogen.
1.6.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
N m 2014, tác giả Võ Quang Mai và các cộng sự [32] đã nghiên cứu hệ Gd/TiO2- Bentonite ằng phƣơng pháp sol - gel để phân hủy các ch t hữu cơ trong nƣớc thải kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè điển hình là MB đánh giá khả n ng quang xúc tác của vật liệu Gd/TiO2-Bentonite dƣới ánh sáng nhìn th y đạt 77.06% sau 10 phút và đạt 90.06% sau 40 phút.
27
N m 2012, tác giả Nguyễn Diệu Thu [33] đã tiến hành iến tính hệ Fe/C/TiO2 mục đích chuyển dịch hệ h p phụ sang vùng ánh sáng khả kiến, với lƣợng xúc tác 0.57% Fe/C/TiO2 phân hủy 100 mL dung dịch RhB nồng độ 20 mg/L đạt hiệu su t 98.84% sau 120 phút.
N m 2011, tác giả Hoàng Thanh Thúy [34] đã nghiên cứu hệ Cr(III)/TiO2 ằng phƣơng pháp sol - gel thủy nhiệt cải thiện tính quang xúc tác của TiO2 và phân hủy rhodamin B, kết quả cho th y RhB nồng độ 20 mg/L ị phân hủy hoàn toàn tại pH = 6 trong thời gian 150 phút, trong điều kiện chiếu xạ ánh sáng mặt trời.
N m 2010, tác giả Huỳnh Thị Kiều Xuân [35] và các cộng sự tiến hành iến tính TiO2 theo hệ KF/TiO2. Dƣới ức xạ khả kiến, hoạt tính quang của hệ KF/TiO2 trong việc phân hủy methylene blue đạt độ chuyển hóa 60% sau 4 giờ. Và tác giả Lý Thanh Loan [36] nghiên cứu hệ N/TiO2 ằng phƣơng pháp thủy phân để phân hủy MB đạt 97%.
Dựa trên tình hình nghiên cứu trong và ngồi nƣớc với những ƣu và nhƣợc điểm, chúng tơi mong muốn có thể dựa trên những tham khảo trên để cải tiến hoạt tính quang vật liệu TiO2 qua hệ TiO2/Ag3PO4-Bentonite (TAB) với mục tiêu phân hủy màu hữu cơ và đại diện trong nghiên cứu này là methylene blue.
28
THỰC NGHIỆM CHƢƠNG 2
- Xử lý TiO2 Degussa, bentonite sau khi mua về, tiến hành tổng hợp Ag3PO4 dạng nano. Sau đó thực hiện iến tính nano TiO2 bằng Ag3PO4 trên nền ch t mang bentonite.
- Đánh giá vật liệu ằng các phƣơng pháp phân tích hóa lí hiện đại nhƣ XRD, SEM, EDX.
- Khảo sát khả n ng h p phụ, quang xúc tác và các yếu tố ảnh hƣởng đến khả n ng xử lý màu methylene blue của vật liệu đã đƣợc iến tính theo hệ TiO2/Ag3PO4-Bentonite nhƣ:
Ảnh hƣởng của pH
Ảnh hƣởng của nồng độ methylene blue Thời gian h p phụ
29 2.1 Dụng cụ, hóa chất và thiết bị 2.1.1 Dụng cụ Bảng 2.1 Dụng cụ STT Dụng cụ 1 Becher (50 mL, 100 mL, 250 mL, 600 mL) 2 Pipet thẳng (1 mL, 2 mL, 5 mL, 10 mL,25 mL) 3 Phễu lọc
4 Đũa thủy tinh
5 Ống đong 50 mL 6 Bình định mức (25 mL, 100 mL, 250 mL, 500 mL) 7 Ống nhỏ giọt 8 Bình tia 9 Gi y lọc 101, 102 10 Curvet thạch anh 11 Đ a petri 12 Nhiệt kế 100 o C, 200 oC 13 Chén nung
30
2.1.2 Hóa chất
Bảng 2.2 Bảng hóa ch t sử dụng
Hóa chất Tên CTCT Xuất xứ
TiO2 P25 Titan Dioxit Degussa P25 Sigma Aldrich AgNO3
99 % Bạc Nitrat Trung Quốc
Na3PO4.12H2O
99 % Natri Photphat
Trung Quốc NaOH
99.5 % Natri Hydroxit Trung Quốc
C16H18N3SCl
99 % Methylene Blue Trung Quốc
Bentonite Bình Thuận
Nƣớc c t 2 lần Cơng ty Hóa ch t Vân An
HCl 36% Acid Hydro Chloric H-Cl Trung Quốc
2.1.3 Thiết bị
- Lò nung 48000 Furnace – Barnstead/Thermolyne - Tủ s y Memert
31
- Nhiễu xạ tia X ( XRD – Phân tích c u trúc ), Loại máy D2 PHARSER – Hãng Brucker ức xạ Cu Kα (λ =1.5406 Å tại 40 KV, 40 mA, 0.03o, 2θ) tại Chi cục kiểm định Hải quan 3.
- Kính hiển vi điện tử quét (FE-SEM) S4800 HITACHI, Nhật Bản - tại Phịng thí nghiệm cơng nghệ nano – khu Công nghệ cao - Quận 9 – TP HCM. - Kết quả phân tích thành phần các nguyên tố của vật liệu (EDX) H-7593,
Hori a, England Bản - tại Phịng thí nghiệm cơng nghệ nano – khu Công nghệ cao - Quận 9 – TP HCM.
- Máy quang phổ UV – VIS GENESYS20 – Mỹ - phịng thí nghiệm Khoa cơng nghệ Hóa học – Trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh.
2.2 Tổng hợp vật liệu
2.2.1 Tổng hợp Ag3PO4 rắn (A) [37], [38]
Tổng hợp Ag3PO4 từ Na3PO4 0.12 M và AgNO3 0.1 M ằng phƣơng pháp đồng kết tủa, khu y ở nhiệt độ phòng và đƣợc khu y liên tục trong 7 giờ. Sau khi xu t hiện kết tủa vàng, mịn. Sau đó tiến hành điều chỉnh pH về khoảng 8 – 9 ằng dung dịch Na3PO4 0.5 M. Ngừng khu y, rửa kết tủa với nƣớc c t hai lần cho đến khi về pH = 7 – 8, lọc chân khơng, sau đó mang kết tủa s y ở nhiệt độ 80 oC trong 5 giờ, sau khi s y khô vật liệu đƣợc nung ở 500 oC trong 5 giờ. Thu đƣợc ột Ag3PO4 rắn màu vàng nhƣ ở hình 2.1.