Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Tổng hợp và đánh giá khả năng xử lý môi trường của vật liệu MnO2 kích thước nanomet mang trên nền pyroluzit

Chia sẻ: Acacia2510 _Acacia2510 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án là khảo sát khả năng hấp phụ của các hệ này đối với asen, amoni, mangan, photphat, chất hữu cơ trong dung dịch. Khảo sát vai trò xúc tác của hệ đối với quá trình xử lý chất hữu cơ bằng phương pháp oxi hóa khử. Nghiên cứu, đánh giá khả năng xử lý thực tế nước thải dệt nhuộm tại nhà máy dệt kim Haprosimex - khu công nghiệp Ninh Hiệp - Gia Lâm - Hà Nội.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Tổng hợp và đánh giá khả năng xử lý môi trường của vật liệu MnO2 kích thước nanomet mang trên nền pyroluzit

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Mạnh Cường TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG CỦA VẬT LIỆU MnO2 KÍCH THƯỚC NANOMET MANG TRÊN NỀN PYROLUSIT Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 62 44 01 13 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2017
Công trình được hoàn thành tại: Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học tự nhiên-Đại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TS. Nguyễn Trọng Uyển 2. PGS.TS. Nghiêm Xuân Thung Phản biện: PGS.TS. Nguyễn Đình Bảng Phản biện: PGS.TS. Lê Xuân Thành Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án Luận án tiến sĩ họp tại Khoa Hóa học-Trường Đại học Khoa học tự nhiên-Đại học Quốc gia Hà Nội. vào hồi giờ ngày tháng năm 2017 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang trở nên trầm trọng. Giải quyết ô nhiễm môi trường đang là một thách thức lớn đối với tất cả các quốc gia. Trên thế giới hiện nay, vấn đề cung cấp nước sạch cho sinh hoạt là một vấn đề rất lớn mà xã hội quan tâm. Trong khi nguồn nước bề mặt: sông, suối, ao, hồ đang ngày càng bị ô nhiễm nặng bởi nước thải các nhà máy, xí nghiệp, nước thải sinh hoạt thì việc sử dụng nước ngầm như là một giải pháp hữu hiệu cho việc cung cấp nước sạch. Nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi tác động do con người gây ra. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước bề mặt. Tuy nhiên, khi khai thác nguồn nước ngầm, chúng ta phải đối mặt với một vấn đề rất đáng lo ngại, đó là việc nhiễm độc asen, amoni, mangan, photphat, chất hữu cơ. Nguồn asen, amoni, mangan, photphat, chất hữu cơ có trong nước ngầm chủ yếu do sự hòa tan các hợp chất có chứa asen, kim loại nặng có trong đất, đá do quá trình phong hóa, hoạt động núi lửa và một phần do quá trình sản xuất công, nông nghiệp gây ra. Có rất nhiều phương pháp hóa học, hóa-lí để xử lý nước ô nhiễm như: hấp phụ, kết tủa - keo tụ, hấp thụ, trao đổi ion, oxi hóa khử, thẩm thấu…, tùy theo từng yêu cầu để lựa chọn phương pháp hoặc tổ hợp các phương pháp cho chất lượng đạt yêu cầu. Mangan dioxit là một trong những oxit kim loại chuyển tiếp sử dụng phổ biến nhất nhờ có nhiều đặc tính hóa lý quan trọng như điện hóa, hấp phụ, xúc tác oxi hóa… Vì vậy, mangan dioxit được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng như là vật liệu catot trong các loại pin; làm tác nhân oxi 1
hóa, xúc tác hoặc là chất hấp phụ trong các ngành công nghiệp và xử lý môi trường. Trong lĩnh vực hấp phụ và xúc tác, hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam các hệ thống tổ hợp như oxit/oxit, các hợp chất cơ kim mang trên nền chất mang đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và sử dụng nhiều, do hệ có thể tạo ra những loại biến tính, hoặc cộng hợp tính chất dẫn đến các hoạt tính tốt hơn. Gần đây, MnO2 cũng đã được nghiên cứu chế tạo trên các chất mang khác nhau nhằm tạo ra những tổ hợp có hoạt tính cao hơn, chẳng hạn: MnO2/Al2O3, MnO2/Fe2O3, MnO2/SiO2, MnO2/C, MnO2/nhựa trao đổi ion… Vì vậy, đề tài: “Tổng hợp và đánh giá khả năng xử lý môi trường của vật liệu MnO2 kích thước nanomet mang trên nền pyroluzit” được thực hiện. 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU + Tổng hợp oxit MnO2, hệ MnOOH-FeOOH kích thước nanomet trên nền các chất mang pyroluzit, laterit. + Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến tính quặng pyroluzit, laterit. + Khảo sát quá trình ngâm phủ các hệ nano đã tổng hợp được trên nền chất mang các quặng đã biến tính. + Khảo sát khả năng hấp phụ của các hệ này đối với asen, amoni, mangan, photphat, chất hữu cơ trong dung dịch. + Khảo sát vai trò xúc tác của hệ đối với quá trình xử lý chất hữu cơ bằng phương pháp oxi hóa khử. 2
+ Nghiên cứu, đánh giá khả năng xử lý thực tế nước thải dệt nhuộm tại nhà máy dệt kim Haprosimex - khu công nghiệp Ninh Hiệp - Gia Lâm - Hà Nội. 3. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN - Đã khảo sát được điều kiện hoạt hóa chất nền pyroluzit, laterit tối ưu. - Đã tổng hợp được vật liệu MnO2 kích thước hạt < 50 nm. Tổng hợp được hệ MnOOH-FeOOH bằng phương pháp đồng kết tủa, kích thước hạt đạt từ 20-50nm. Trong đó, vật liệu MnO2 dạng vô định hình và hệ MnOOH-FeOOH chưa từng được công bố. - Đã cố định được các hạt MnO2, MnOOH-FeOOH kích thước nano lên silicagen, pyroluzit, laterit đã hoạt hóa; được minh chứng bởi các phương pháp hóa lý hiện đại như EDS, FTIR, XRF, XRD, SEM, TEM, Raman và BET. - Tạo được vật liệu có tải trọng hấp phụ asen, amoni, mangan, photphat cao; quá trình hấp phụ tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir và quá trình hấp phụ asen được nghiên cứu khá tổng thể và tỷ mỷ bằng một số phương pháp hóa lý hiện đại như EDS, IR, Raman. - Đã đánh giá khả năng ứng dụng thực tế của vật liệu cho quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm tại nhà máy dệt kim Haprosimex - khu công nghiệp Ninh Hiệp - Gia Lâm - Hà Nội. 4. BỐ CỤC LUẬN ÁN Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung luận án được trình bày trong 3 chương: Chương 1: Tổng quan 35 3
trang; Chương 2: Các phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm 10 trang; Chương 3: Kết quả và thảo luận 49 trang. NỘI DUNG CHÍNH LUẬN ÁN CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Một số phương pháp tổng hợp vật liệu nano 1.1.1. Phương pháp đồng kết tủa 1.1.2. Phương pháp sol-gel 1.1.3. Phương pháp đồng tạo phức 1.1.4. Phương pháp thủy nhiệt 1.1.5. Phương pháp tổng hợp đốt cháy gel polime 1.1.6. Phương pháp tạo keo 1.2. Tình hình ô nhiễm asen, amoni, mangan, phốt phát trong nước ngầm và chất hữu cơ trong nước thải ở Việt Nam 1.2.1. Ô nhiễm asen trong nước ngầm 1.2.2. Ô nhiễm amoni trong nước ngầm 1.2.3. Ô nhiễm mangan trong nước ngầm 1.2.4. Ô nhiễm phốt phát trong nước ngầm 1.2.5. Ô nhiễm chất hữu cơ trong nước thải 1.3. Các phương pháp xử lý nước ngầm và nước thải ô nhiễm 1.3.1. Phương pháp vi sinh 1.3.2. Phương pháp trao đổi ion 4
1.3.3. Phương pháp oxi hóa khử 1.3.4. Phương pháp kết tủa - sa lắng 1.3.5. Phương pháp hấp phụ 1.4. Tình hình nghiên cứu mangan đioxit,hệ MnOOH-FeOOH, quặng pyroluzit và laterit trong việc xử lý môi trường 1.4.1. Tình hình nghiên cứu mangan đioxit, hệ maganit-gơtit 1.4.2. Tình hình nghiên cứu quặng pyroluzit, laterit ở Việt Nam CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 2.2.1. Hóa chất 2.2.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm 2.3. Phương pháp chế tạo vật liệu 2.3.1. Hoạt hóa bề mặt pyroluzit, laterit 2.3.2. Chế tạo MnO2 kích cỡ nanomet trên các chất mang 2.3.3. Tổng hợp hệ MnOOH-FeOOH kích cỡ nanomet trên các chất mang 2.4. Một số phương pháp xác định đặc trưng, tính chất của vật liệu 2.4.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 2.4.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 2.4.3. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 5
2.4.4. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) 2.4.5. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng (EDX) 2.4.6. Phương pháp xác định pH tại điểm đẳng điện PZC 2.4.7. Phương pháp phân tích nhiệt (TG, DTA, DTG) 2.4.8. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 2.4.9. Phương pháp phổ huỳnh quang tia X (XRF) 2.4.10. Phương pháp phổ tán xạ Raman 2.5. Phương pháp xác định một số chỉ tiêu môi trường nước 2.5.1. Phương pháp trắc quang (UV-Vis) 2.5.2. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 2.5.3. Các phương pháp xác định hàm lượng asen, amoni, mangan, phốt phát, xanh metylen 2.5.4. Khảo sát khả năng hấp phụ asen, amoni, mangan, phốt phát, xanh metylen của vật liệu CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu đặc tính và cấu trúc của vật liệu 3.1.1. Khảo sát cấu trúc bề mặt pyroluzit và laterit trước khi hoạt hóa Khoáng pyroluzit nguyên khai có màu nâu đen, ở thể rắn được khai thác ở mỏ Nà Pết tỉnh Tuyên Quang, sau đó nghiền sơ bộ, sàng lấy kích thước từ 0,2 – 0,5 mm. Khoáng laterit nguyên khai được lấy từ mỏ Thạch Thất, Hà Nội. Khai thác khoáng dưới lòng đất, sau đó đập nhỏ, có màu 6
nâu đỏ, sàng lấy kích thước từ 0,2 – 0,5 mm. Rửa bằng nước cất đến khi nước đầu ra có độ đục nhỏ hơn 2NTU (QCVN 01:2009/BYT). (a) (b) Hình 3.1. Ảnh SEM bề mặt pyroluzit (a) và laterit (b) trước khi hoạt hóa Thành phần hóa của quặng nguyên khai được xác định qua phổ huỳnh quang tia X(XRF). Kết quả trình bày ở bảng 3.1. Bảng 3.1. Thành phần hóa của quặng pyroluzit và laterit nguyên khai Hàm lượng, % Pyroluzit Laterit SiO2 35,62 54,48 Al2O3 5,32 6,60 Fe2O3 9,87 25,76 MnO2 37,88 0,01 MgO 2,11 2,29 CaO 2,39 3,35 Na2O 0,21 0,22 7
K2O 0,29 0,19 P2O5 0,02 0,01 LOI 5,71 6,74 Sum 99,43 99,67 Từ ảnh SEM và kết quả phân tích thành phần hóa cho thấy một lượng lớn tạp chất trên bề mặt và trong thành phần hóa với lượng LOI của pyroluzit và laterit lần lượt là 5,71% và 6,74%, chiếm một lượng tương đối lớn. Do đó để sử dụng làm chất mang và vật liệu hấp phủ, phải tiến hành hoạt hóa bề mặt. 3.1.2. Khảo sát cấu trúc bề mặt pyroluzit và laterit sau khi hoạt hóa * Hoạt hóa bằng nhiệt Khảo sát nhiệt độ nung 2 mẫu quặng nguyên khai tại các nhiệt độ: 2000C, 3000C, 3500C, 4000C, 4500C, 5000C, 6000C, 7000C. Figure: Experiment:Pyrolurit tho. Crucible:PT 100 µl Atmosphere:Air Labsys TG 27/05/2014 Procedure: RT ----> 800C (10 C.min-1) (Zone 2) Mass (mg): 151.43 TG/% HeatFlow/µV Exo 6 10 3 0 Peak 1 :601.83 °C Peak 2 :633.16 °C Peak :288.33 °C 0 -10 Mass variation: -3.83 % -3 -20 -6 -30 Mass variation: -6.26 % -9 -40 0 100 200 300 400 500 600 700 Furnace temperature /°C Hình 3.2. Giản đồ phân tích nhiệt của pyroluzit và laterit trước khi hoạt hóa Nghiên cứu cho thấy điều kiện nhiệt độ hoạt hóa tối ưu là 3500C. Có thể nhìn thấy cấu trúc bề mặt thay đổi rõ rệt sau khi hoạt hóa bằng nhiệt trong hình 3.3. 8
(a) (b) Hình 3.3. Ảnh SEM bề mặt laterit (a) và pyroluzit (b) sau khi hoạt hóa tại 3500C * Hoạt hóa bằng axit Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện tỉ lệ axit/nước tối ưu là 1:1 (a) (b) Hình 3.4. Ảnh SEM bề mặt laterit (a) và pyroluzit (b) sau khi hoạt hóa axit HCl * Hoạt hóa bằng bazơ Kết quả nghiên cứu cho thấy hoạt hóa bằng bazo không tốt bằng nhiệt và axit. Trong các nghiên cứu tiếp theo, lựa chọn hoạt hóa bằng nhiệt tại 3500C và hoạt hóa bằng axit HCl:H2O tỉ lệ là 1:1. 3.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt nano MnO2 Ảnh hưởng của etanol 9
Tiến hành các thí nghiệm cho thấy tỉ lệ etanol (cồn 900)/H2O dùng chỉ nằm trong khoảng tỉ lệ 1:1 sẽ thu được các hạt keo MnO2 có kích cỡ khoảng 30 nm Ảnh hưởng của nhiệt độ Tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng từ 200C – 700C cho thấy nhiệt độ phản ứng thích hợp là từ 200C – 300C. Ảnh hưởng của hàm lượng H2O2 Từ kết quả thí nghiệm cho thấy hàm lượng H2O2 thích hợp cho phản ứng là 10%. Ảnh hưởng của hàm lượng KMnO4 Qua các thí nghiệm khảo sát cho thấy lượng KMnO4 0,5M cho vào hệ 100 ml (Etanol/Nước = 1/1) sử dụng 5 ml và 6ml KMnO4 0,5M. * Ảnh chụp TEM của hệ keo MnO2 nano được điều chế từ 6ml dung dịch KMnO4 0,5M Ảnh chụp TEM của hệ keo MnO2 nano được điều chế từ 6ml dung dịch KMnO4 0,5M được đưa ra ở hình 3.5: Hình 3.5. Hạt MnO2 kích thước nanomet 10
* Ảnh chụp TEM của hệ keo MnO2 nano được điều chế từ 5ml dung dịch KMnO4 0,5M Ảnh chụp TEM của hệ keo MnO2 nano được điều chế từ 5ml dung dịch KMnO4 0,5M được đưa ra ở hình 3.6: Hình 3.6. Hạt MnO2 kích thước nanomet với độ phóng đại khác nhau Ảnh TEM của hệ keo MnO2 có PVA được trình bày hình 3.7 Hình 3.7. Ảnh TEM hệ keo MnO2 khi có PVA 3.1.4. Khảo sát cấu trúc bề mặt vật liệu M1 * Ảnh chụp SEM của vật liệu M1: Hình 3.9. Bề mặt silicagen trước khi phủ (a) và sau khi phủ MnO 2 (b) 11
* Phổ XRD của vật liệu M1 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - MnO2 300C 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 Lin (Cps) 160 150 140 130 d=2.859 d=2.972 120 d=3.674 110 d=3.550 100 90 d=2.297 d=2.377 d=2.625 80 d=3.097 d=2.514 d=2.343 70 d=2.087 d=1.404 d=3.290 d=4.188 d=2.548 60 d=3.242 d=1.893 d=1.376 d=1.627 d=1.325 d=1.615 50 d=1.234 d=1.491 d=1.350 d=1.251 d=1.270 40 30 20 10 0 20 30 40 50 60 70 80 2-Theta - Scale File: TrangK58B MnO2-300C.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0. 01-070-0995 (C) - Kalicinite - KHCO3 - Y: 89.07 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 15.17250 - b 5.62830 - c 3.71100 - alpha 90.000 - beta 104.631 - gamma 90.000 - Primitive - P21/a (14) - 4 - 306.626 - I/Ic PDF 0. 00-050-0866 (*) - Manganese Oxide - MnO2 - Y: 72.18 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.43700 - b 4.31200 - c 2.86200 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pnnm (58) - 2 - 54.7568 - F16 Hình 3.10. Phổ XRD vật liệu M1 sấy ở 1050C Hình 3.11. Phổ XRD vật liệu M1 nung ở 2000C Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - MnO2 200C 300 290 280 270 260 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample MnO2-450C 250 250 240 240 230 230 220 220 210 210 200 200 190 190 180 180 170 170 Lin (Cps) 160 160 150 150 d=1.451 d=2.784 d=3.520 Lin (Cps) 140 140 130 130 120 120 110 110 d=2.973 100 100 90 d=2.295 d=2.856 d=3.676 90 80 80 70 d=3.091 d=2.596 70 d=3.163 d=2.037 d=1.969 60 d=1.745 d=1.485 60 d=1.698 d=1.797 d=1.524 50 d=1.584 d=1.231 d=1.221 50 40 40 30 20 30 10 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: TrangK58B MnO2-200C.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0. 2-Theta - Scale 01-070-0995 (C) - Kalicinite - KHCO3 - Y: 81.85 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 15.17250 - b 5.62830 - c 3.71100 - alpha 90.000 - beta 104.631 - gamma 90.000 - Primitive - P21/a (14) - 4 - 306.626 - I/Ic PDF 0. File: Cuong DHXD mau MnO2-450C.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 00-050-0866 (*) - Manganese Oxide - MnO2 - Y: 39.27 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.43700 - b 4.31200 - c 2.86200 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pnnm (58) - 2 - 54.7568 - F16 00-016-0154 (D) - Hausmannite - Mn3O4 - Y: 69.19 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 5.76000 - b 5.76000 - c 9.44000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I41/amd (141 Hình 3.12. Phổ XRD vật liệu M1 nung ở 3000C Hình 3.13. Phổ XRD vật liệu M1 nung ở 4500C * Phổ EDS của vật liệu M1 Hình 3.14. Phổ EDS của silicagen Hình 3.15. Phổ EDS của vật liệu M1 12
Khi nghiên cứu M1 và chất mang silicagen, bằng phương pháp EDS thấy rằng phổ EDS của silicagen không xuất hiện pic năng lượng của Mn khoảng 5,6 keV, chỉ có mẫu M1 mà MnO2 được mang lên chất mang mới xuất hiện, chứng tỏ MnO2 đã được gắn lên chất mang silicagen. 3.1.5. Khảo sát cấu trúc bề mặt vật liệu M2, M3 * Ảnh chụp SEM của vật liệu M2 được trình bày trên hình 3.16: (a) (b) Hình 3.16. Bề mặt pyroluzit trước khi phủ (a) và sau khi phủ MnO 2 (b) * Ảnh chụp SEM của vật liệu M3 được trình bày trên hình 3.17: Hình 3.17. Bề mặt laterit trước khi phủ (a) và sau khi phủ MnO2 (b) Qua hình ảnh chụp SEM cho thấy bề mặt vật liệu M3 đã được phủ lớp MnO2 phân bố đều trên bề mặt và chui vào cấu trúc lỗ rỗng trên 13
vật liệu nền, tập hợp các hạt MnO2 có kích cỡ khoảng 50nm phân tán đều trên nền laterit. Trên hình 3.3; 3.16; 3.17 cho thấy độ xốp trên bề mặt vật liệu thay đổi rất lớn. Diện tích bề mặt riêng xác định bằng phương pháp BET của vật liệu nền M0p 16,8 m2/g; M0l 17,3 m2/g, sau khi phủ là M2 63 m2/g; M3 65 m2/g. Từ kết quả trên cho thấy rõ nano MnO2 được phủ đều trên bề mặt do diện tích bề mặt riêng của M2, M3 xấp xỉ nhau. 3.1.6. Khảo sát cấu trúc bề mặt vật liệu M4 * Ảnh chụp SEM của vật liệu M4: Hình 3.18. Ảnh SEM của vật liệu M 4, với độ phóng đại 200000 lần Vật liệu M4 qua hình ảnh SEM thấy rằng bề mặt vật liệu đã được phủ lớp đồng kết tủa phân bố đều trên bề mặt và cấu trúc vật liệu là khá xốp, kích cỡ nanomét phân tán đều trên nền laterit làm tăng khả năng hấp phụ của vật liệu. Điều này được minh chứng trên hình 3.3; 3.18 cho thấy độ xốp trên bề mặt vật liệu thay đổi rất lớn. Diện tích bề mặt riêng xác định bằng phương pháp BET của vật liệu nền M0l 17,3 m2/g, sau khi phủ hỗn hợp FeOOH-MnOOH là M4 67,5 m2/g. 14
* Phổ XRD của vật liệu M4 Hình 3.19. Phổ XRD của vật liệu M ol Hình 3.20. Phổ XRD của vật liệu M 4 Kết quả XRD của vật liệu M0l cho thấy vị trí các pic của Fe2O3, SiO2. Vật liệu M4 cho thấy xuất hiện thêm các pic FeOOH. Khi phủ hỗn hợp MnOOH-FeOOH/laterit chỉ thấy xuất hiện vị trí các pic của FeOOH với cường độ thấp. Không thấy xuất hiện các pic của MnOOH, như vậy MnOOH được tạo bởi phương pháp này ở trạng thái vô định hình, còn FeOOH ở dạng tinh thể. Thành phần hóa của vật liệu M2, M3, M4: Vật liệu % Mn phủ % Fe phủ Lý thuyết Thực tế Lý thuyết Thực tế M2 1,74 1,71 0,00 0,00 M3 1,74 1,72 0,00 0,00 M4 1,31 1,30 6,67 6,6 Từ kết quả trên thấy rằng các hạt nano MnO2; FeOOH-MnOOH được phủ trên các vật liệu nền. 15
3.2. Đánh giá khả năng hấp phụ asen, amoni, mangan, phốt phát, xanh metylen của các vật liệu 3.2.1. Khả năng hấp phụ asen, amoni, mangan, phốt phát của M0p 3.2.2. Khả năng hấp phụ asen, amoni, mangan, phốt phát, xanh metylen của vật liệu M2 Để kiểm tra sự có mặt của asen bị hấp phụ trên vật liệu M1, M2 luận án đã sử dụng phổ EDS, IR, Raman để kiểm chứng. Kết quả được trình bày trên hình 3.29 - 3.40. Phổ EDS * Vật liệu M1 Hình 3.29: Phổ EDS vật liệu M 1 trước và sau khi hấp phụ asen * Vật liệu M2 Hình 3.31: Phổ EDS vật liệu M2 trước và sau khi hấp phụ asen 16
Trên hình 3.30 và 3.32 đã xuất hiện pic của asen tại mức năng lượng khoảng 1,2 keV. Điều này chứng tỏ hàm lượng asen đã bị hấp phụ vào vật liệu. Trên hình 3.29 và 3.31 không xuất hiện các pic của asen. Phổ IR * Vật liệu M1 Hình 3.33: Phổ IR vật liệu M1 trước và sau khi hấp phụ asen * Vật liệu M2 Hình 3.35: Phổ IR vật liệu M2 trước và sau khi hấp phụ asen Vật liệu M1, M2 trước và sau khi hấp phụ asen thấy xuất hiện các đỉnh pic mới từ 800,46 cm-1 đến 1064,7 cm-1 được thể hiện rõ trên các hình 3.34; 3.36. Kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu của các tác giả [5,50,55] 17
trước đó đã đưa ra. Các pic này được gán cho dao động biến dạng của nhóm As – O trên bề mặt vật liệu hấp phụ. Phổ Raman * Vật liệu M1 B 9000 8000 7000 Y Axis Title 6000 5000 4000 3000 0 200 400 600 800 1000 1200 X Axis Title Hình 3.37: Phổ Raman vật liệu M1 trước và sau khi hấp phụ asen * Vật liệu M2 B B 7000 6000 6000 5000 5000 Y Axis Title Y Axis Title 4000 4000 3000 3000 2000 2000 1000 1000 0 200 400 600 800 1000 1200 0 200 400 600 800 1000 1200 X Axis Title X Axis Title Hình 3.39: Phổ Raman vật liệu M2 trước và sau khi hấp phụ asen Vật liệu M1, M2 sau khi hấp phụ asen cho thấy xuất hiện các đỉnh pic mới ở khoảng 970 cm-1 pic này được gán cho sự xuất hiện nhóm M – O – As trên bề mặt vật liệu hấp phụ, phù hợp với kết quả nghiên cứu của các 18