3/
6.3.2Hạt bead ceramic
78 0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 15 20 25 30 23,90 16,80 12,38 H ie u q u a xu l y, %
Thoi gian phan ung (phut) Blank
TiO2 TiO2-SiO2 N-TiO2-SiO2
3,20
Hình 6.12 – Hiệu quả xử lý phenol của các mẫu vật liệu phủ trên hạt bead ceramic trong điều kiện sử dụng UV-A.
Theo hình 6.12, xử lý phenol với các mẫu xúc tác khác nhau trên hạt bead ceramic.
Hạt xúc tác TiO2 là những hạt cĩ lỗ xốp, diện tích bề mặt riêng khá cao (theo bảng 6.2). Mẫu trắng đạt giá trị 3,2% sau 120 phút, điều này xảy ra do sự hấp phụ phenol lên bề mặt xúc tác. Mẫu TiO2-SiO2 đạt hiệu quả xử lý cao nhất sau 120 phút. Điều này hồn tồn hợp lý. Theo giản đồ hấp thụ UV-Vis (hình 6.4) thì TiO2-SiO2 hấp thụ ánh sáng UV tốt nhất. Ngồi ra, thơng qua kết quả phân tích đặc trƣng cấu trúc tinh thể của các mẫu vật liệu, khi pha tạp SiO2 vào các mẫu xúc TiO2 sẽ đồng thời diễn ra hai sự biến đổi ngƣợc chiều nhau. Đĩ là, SBET của vật liệu tăng lên sẽ gĩp phần làm tăng hoạt tính xúc tác; nhƣng ngƣợc lại độ tinh thể hố của vật liệu lại giảm xuống và chắc chắn sẽ làm giảm hoạt tính xúc tác. Đây chính là lý do làm cho hoạt tính xúc tác quang của các mẫu vật liệu cĩ sự biến đổi và đạt giá trị tốt nhất ở một tỷ lệ khối lƣợng TiO2:SiO2 nhất định. Theo một nghiên cứu khác, tỉ lệ khối lƣợng tốt nhất của TiO2 và SiO2 là 90:10 [3]. Trong thí nghiệm này, độ rọi hay cƣờng độ (lux) chiếu sáng khơng thể hiện rõ sự ảnh hƣởng vì cƣờng độ chiếu sang của đèn UV-A sử dụng giữ các lần đƣợc mặc định là nhƣ nhau.
79 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 86,5 lux 92,6 lux 97,3 lux 3,02 25,36 34,62 H ie u q u a xu l y , %
Thoi gian phan ung (phut) Blank
TiO2 TiO2-SiO2 N-TiO2-SiO2
45,06
Hình 6.13 – Hiệu quả xử lý phenol của các mẫu vật liệu phủ trên hạt bead ceramic trong điều kiện sử dụng ánh sáng mặt trời tự nhiên.
Trong thí nghiệm này (hình 6.13), mẫu TiO2 đạt kết quả cao nhất (45,06%). Thấp nhất là mẫu N-TiO2-SiO2 (25,36%), kết quả này ngƣợc lại so với dự đốn ban đầu.
Theo dự đốn, mẫu N-TiO2-SiO2 sẽ cĩ hiệu quả xử lý cao nhất do xúc tác N- TiO2-SiO2 cĩ độ hấp thụ ánh sáng khả kiến cao nhất (hình 6.13) và diện tích bề mặt riêng cao nhất (238,37m2/g ), dù cĩ độ tinh thể hĩa khơng tốt bằng 2 mẫu cịn lại (hình 6.3).
Cĩ thể đƣa ra nhiểu yếu tố ảnh hƣởng đến kết quả này, trong đĩ, cƣờng độ ánh sáng mặt trời tự nhiên đĩng vai trị quan trọng nhất. Cƣờng độ ánh sáng trong các thí nghiệm là cƣờng độ ánh sáng trung bình, là giá trị trung bình của các giá trị cƣờng độ ánh sáng ghi nhận tai mỗi thời điểm lấy mẫu.
Theo giá trị ghi nhận đƣợc (hình 6.13), cƣờng độ ánh sáng mặt trời tự nhiên khi tiến hành thí nghiệm với mẫu TiO2 là cao hơn hẳn 2 mẫu cịn lại, do đĩ, hiệu quả xử lý của mẫu TiO2 là cao nhất.
Một điều đƣợc ghi nhận nữa là hiệu quả xử lý của các mẫu thực hiện trong điều kiện ánh sáng mặt trời tự nhiên cĩ hiệu quả cao hơn hẳn các mẫu hạt chạy bằng ánh sáng đèn UV-A. Nguyên nhân là do cƣờng độ của tia UV trong ánh sáng mặt trời tự nhiên cao hơn cƣờng độ của ánh sáng đèn UV sử dụng, TiO2 (2,68 lần), TiO2-SiO2 (1,45 lần), N-TiO2-SiO2 (1,06 lần).
80