THỰC NGHIỆM
4.1. Chế tạo chất hấp phụ từ than tro bay
4.1.1. Phương phâp nghiín cứu
Sử dụng than tro bay nhằm chế tạo vật liệu trong phđn tích môi trường. Do âi lực của than tro bay sau xử lý đối với mõi chất phđn tích lă khâc nhau mă câc chất phđn tích sẽ được rửa giải (giải hấp) trong một giai đoạn đặc trung năo đó. Trín cơ sở năy, ta có thể sử dụng than tro bay để tâch một hỗn hợp phức tạp gồm nhiều chất thănh câc hợp phần đơn giản hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho quâ trình phđn tích.
Trong nghiín cứu đê sử dụng câc phương phâp vật lý sau đđy:
- Mây Nhiễu xạ tia X ký hiệu D5005 của hêng SIMEMTS, Đức thuộc Phòng Thí nghiệm Khoa học vật liệu, Khoa Vật Lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiín.
- Kính hiển vi điện tử quĩt (SEM) ký hiệu JSM-5300 của hêng Jeol, Nhật thuộc Phòng Thí nghiệm Khoa học vật liệu, Khoa Vật Lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiín.
- Sắc ký khí cộng kết điện tử GC/ECD ký hiệu HP5890 Plus II của hêng Hewllet Packard, Mỹ thuộc Phòng nghiín cứu độc chất, Trung tđm Giâo dục vă Phât triển sắc kí, Trường Đại học Bâch khoa Hă Nội.
- Sắc ký khí khối phổ GC/MS ký hiệu HP5890 Plus II - detecto MS 5972 của hêng Hewllet Packard, Mỹ thuộc Phòng nghiín cứu độc chất, thuộc Ban 10- 80, Trường Đại Y Hă Nội vă Phòng phđn tích Dioxin thuộc Trung tđm Nhiệt đới Việt-Nga, Bộ Quốc phòng.
4.1.2. Nguyín liệu, dụng cụ hóa chất, mây móc
Nguyín liệu: Than tro bay lấy từ nhă mây nhiệt điện Phả Lại
Hóa chất: Câc dung môi Toluen, n-Hexan, Metanol, Diclometan, có độ
tinh khiết HPLC.
Câc dung dịch chuẩn pha từ chất chuẩn tinh khiết 99,5 %: Hỗn hợp MI gồm câc chất HCH, DDD, DDE, DDT có nồng độ lOOppb; vă hỗn hợp M2 gồm
17 chất Dioxin vă Furan điển hình có nồng độ 200ppb do hêng Merck sản xuất. Câc HC1, H2S 04 đậm đặc, NaOH 3,5 M,
Khí N2 tinh khiết 99,999%, Nước cất trao đổi ion 2 lần.
Dụng cụ : Buret, pipet, Bình tam giâc, Cốc thủy tinh đuôi chuột 50ml,
ống nghiệm dung tích từ 15ml đến 20ml, Cột sắc kí dăi 300mm, đường kính trong 6mm, Bông thủy tinh sạch, Bơm tiím Hamilton có vạch chia 0,1 |il, dung tích lOịil; 500|jl, Cđn điện tử độ chính xâc 10"3g, Phễu lọc, Tủ sấy, Mây hút chđn không, Bếp khuấy từ Zenway.
4.1.3. Thực nghiệm nghiín cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ than tro bay
Cđn 40 gam than tro bay cho văo bình tam giâc chịu nhiệt, thím văo đó 200ml dung dịch NaOH 3,5 M mới pha, dùng đũa thủy tinh khuấy đều để dung dịch NaOH thấm đều văo than tro bay, đặt bình chứa mẫu lín mây khuấy từ (sử dụng bếp khuấy tư Zenway 1000 của Anh). Hỗn hợp sẽ được khuấy vă đun nóng
ở nhiệt độ 100°c. Chú ý duy trì nhiệt độ ở 100°c, tốc độ khuấy vừa đủ để than tro
bay không bị lắng xuống đây bình lăm phản ứng xảy ra không đều trong bình ảnh hưởng lớn tới quâ trình thủy nhiệt than tro bay, gđy nóng cục bộ có thể dẫn tới vỡ bình. Lưu ý trước khi cho mây hoạt động phải cho con từ văo bình vă lắp sinh hăn nước để nước bay hơi lín khi đun được hồi lưu trở lại bình trânh mất nước trong quâ trình kết tinh thủy nhiệt.
Quâ trình năy được tiến hănh trong 24 giờ liín tục. Kết thúc quâ trình, thâo dỡ thiết bị, để nguội mẫu vừa tổng hợp rồi chuyển toăn bộ mẫu văo cốc thủy tinh lớn, dùng nước cất nóng pha loêng dung dịch NaOH còn dư sau quâ trình thủy nhiệt vă tiến hănh rửa gạn than tro bay sau xử lý cho đến khi thử nước rửa bằng giấy đo pH không thấy chuyển sang mầu xanh lă được (pH=7). Sau đó chuyển toăn bộ mẫu lín phễu lọc (do cỡ hạt nhỏ nín sử dụng giấy lọc băng xanh vă để âp suất hút của bơm vừa phải bằng câch điểu chỉnh van khí trânh bị lọt mất mẫu). Dùng mây hút chđn không hút khô nước rồi chuyển mẫu văo cốc thủy tinh đem sấy khô ở 100°c đến khối lượng không đổi. Mẫu được đậy kín vă bảo quản trong bình hút ẩm để trânh bị hút ẩm trở lại.
4.1.4. Thực nghiệm nghiín cứu vật liệu than tro bay trước vă sau xử lý 4.1.4.1. Phương phâp nhiễu xạ tia X
Mẫu than tro bay chưa xử lý vă đê qua xử lý được kiểm tra thănh phần cấu trúc bằng phổ nhiễu xạ tia X, trín mây nhiễu xạ tía X ký hiệu D5005. Điều kiện chụp phổ:
Tốc độ quĩt 40/phút
Độ chính xâc 0,010, dải đo từ 2 - 550 Tia tới 1,5406 A°
Chụp phổ ở nhiệt độ phòng.
4.1.4.2. Phương phâp xâc định bể mặt bằng kính hiển vi điện tử quĩt
Kỹ thuật chuẩn bị mẫu để ghi ảnh hiển vi điện tử quĩt bao gồm rửa sạch mẫu bằng Etanol, phđn tân mẫu, sấy khô, phủ lín bề mặt mẫu đê phđn tân một lớp văng cực mỏng. Mẫu được ghi ảnh trín mây JSM-5300 của hêng Jeol-Nhật.
4.1.5. Thực nghiệm tâch chất của vật liệu than tro bay trước vă sau xử lý
4.1.5.L Chuẩn bị cột sắc kí
Cột thủy tinh có khóa điều chỉnh tốc độ dòng được sử dụng để tạo cột sắc kí. Cột có kích thước dăi 300mm, đường kính trong 6mm. Cột được nhồi vật liệu than tro bay đê xử lý, theo thứ tự từ trín xuống dưới như sau: bông thủy tinh, 0,5g Si02, 300 mg than tro bay đê xử lí, bông thủy tinh. Cột sẽ được hoạt hóa trước khi sử dụng.
4.1.5.2. Thực nghiệm tâch hỗn hợp chuẩn M I
Hỗn hợp chuẩn MI gồm HCH, DDD, DDE, DDT có nồng độ lOOppb được sử dụng để đânh giâ khả năng tâch của vật liệu than tro bay đê xử lý. Thứ tự câc bước thực nghiệm như sau:
Rửa cột bằng 40 ml hỗn hợp toluen vă n-hecxan (1:1); dùng bơm Halmilton, bơm 100 Ịil mẫu M l; thực hiện rửa giải bằng 15ml n-Hexan; chia dịch rửa giải thănh 3 phđn đoạn, trong đó: phđn đoạn I: 5 ml ( kí hiệu M1F1); phđn đoạn II: 5ml (kí hiệu M1F2); phđn đoạn III: 5ml (kí hiệu M1F3).
Cô cạn dung môi từng phđn đoạn M1F1, M1F2, M1F3 bằng khí N2 tinh khiết 99,9% đến 0,2 ml. Câc phđn đoạn mẫu năy được lưu giữ trong điều kiện nhiệt độ 5°c, tối cho đến khi được phđn tích trín mây GC/ECD.
4.1.5.3. Thực nghiím tâch hỗn hợp chuẩn M2
Hỗn hợp M2 gồm có Dioxin vă Furan điển hình có nồng độ 200ppb. Thứ tự câc bước như sau:
Tạo cột phđn tích; rửa cột bằng 40ml hỗn hợp toluen vă n-hexan (1:1); dùng bơm Halmilton, bơm 50|il hỗn họp M2 văo cột; thực hiện rửa giải chất bằng 15ml n-hexan (đúng bằng lượng n-Hexan rửa giải cho hỗn hợp M l), (ký
hiệu M2n-H); rủa giải bằng 10ml hỗn hợp Toluen : M etanol: Diclometan (5 : 20 : 75) (ký hiệu M2hh); rửa giải bằng 35ml Toluen, chia thănh câc phđn đoạn sau: phđn đoạn I: 10ml (ký hiệu M2F1); phđn đoạn II: 10ml (ký hiệu M2F2); phđn đoạn III: 5ml (ký hiệu M2F3); phđn đoạn IV: 5ml (kí M2F4); phđn đoạn V: 5ml Toluen (ký hiệu M2F5).
Cô cạn dung môi của câc phđn đoạn M2n-H, M2hh, M2F1, M2F2, M2F3, M2F4, M2F5 bằng khí N2 tinh khiết 99,9% đến 50ịj.1. Câc phđn đoạn mẫu năy được lưu giữ trong điểu kiện nhiệt độ 5°c, tối cho đến tận khi phđn tích trín mây GC/ECD.
4.1.5.4. Thực nghiệm tâch hỗn hợp M l ra khỏi hỗn hợp M2
Hỗn hợp trộn dung dịch MI vói dung dịch M2 được sử dụng để nghiín cứu tâch loại Dioxin vă Furan ra khỏi câc chất gđy nhiễu trong quâ trình phđn tích Dioxin. Thứ tự câc bước thực nghiệm bao gồm cả 2 giai đoạn níu ở mục 4.1.5.2 vă 4.1.5.3.
4.1.5.5. Phđn tích chất trín mây GC/ECD
Câc phđn đoạn mẫu được phđn tích trín mây GC/ECD HP 5890. Điều kiộn lăm việc của mây được ghi dưới đđy:
Cột sắc kí mao quản HP 1701, kích thước cột: dăi 30mm X 0,25 mm, độ dầy lớp phim 0,25 |am. Chương trình nhiệt độ: giữ ở điều kiện nhiệt độ 70°c trong 2 phút, nđng nhiệt độ đến 120°c với tốc độ 20°c/phút, tiếp tục nđng đến 260°c với tốc độ 5°c/phút, giữ ở nhiệt độ năy trong 20 phút.
- Nhiệt độ Detectơ: 280°c
