intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp và sử dụng chất lỏng ion trong quá trình thu hồi platinum từ xúc tác thải của công nghiệp chế biến dầu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:190

Thêm vào BST
Báo xấu
23
lượt xem 6
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Hóa học "Nghiên cứu tổng hợp và sử dụng chất lỏng ion trong quá trình thu hồi platinum từ xúc tác thải của công nghiệp chế biến dầu" trình bày các nội dung chính sau: Tổng hợp một số chất lỏng ion và ứng dụng cho quá trình chiết lỏng-lỏng thu hồi Pt(IV); Chế tạo được các chất hấp phụ dạng chất mang rắn tẩm chất lỏng ion sử dụng cho quá trình hấp phụ thu hồi Pt(IV); Đánh giá được khả năng chiết Pt(IV) của các chất lỏng ion và khả năng hấp phụ Pt(IV) của các vật liệu hấp phụ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp và sử dụng chất lỏng ion trong quá trình thu hồi platinum từ xúc tác thải của công nghiệp chế biến dầu

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- UÔNG THỊ NGỌC HÀ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION TRONG QUÁ TRÌNH THU HỒI PLATINUM TỪ XÚC TÁC THẢI CỦA CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN DẦU LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC TP. HỒ CHÍ MINH – NĂM 2022
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- UÔNG THỊ NGỌC HÀ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION TRONG QUÁ TRÌNH THU HỒI PLATINUM TỪ XÚC TÁC THẢI CỦA CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN DẦU CHUYÊN NGÀNH: HÓA HỮU CƠ MÃ SỐ: 9.44.01.14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. BÙI THỊ LỆ THỦY 2. PGS. TS. HOÀNG THỊ KIM DUNG TP. HỒ CHÍ MINH – NĂM 2022
  3. LUẬN ÁN TIẾN SĨ LỜI CAM ĐOAN Luận án Tiến sĩ Hóa học “Nghiên cứu tổng hợp và sử dụng chất lỏng ion trong quá trình thu hồi platinum từ xúc tác thải của công nghiệp chế biến dầu” do tôi thực hiện, các số liệu, kết quả đều là trung thực. Tp. Hồ Chí Minh, ngày….tháng …. năm 2022 Nghiên cứu sinh i
  4. LUẬN ÁN TIẾN SĨ LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến cô PGS. TS. Bùi Thị Lệ Thủy và PGS. TS. Hoàng Thị Kim Dung đã giao đề tài, định hướng nghiên cứu và hướng dẫn tận tình cho em trong suốt thời gian thực hiện luận án. Em xin gởi lời cảm ơn đến các thầy cô ở hội đồng các cấp đã cho em những đóng góp quý báu để hoàn thành luận án này. Em xin cảm ơn Quý thầy cô Học Viện Khoa học và Công nghệ đã truyền đạt, bổ sung kiến thức và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu này. Em xin cảm ơn Quý thầy cô Bộ môn Lọc Hóa dầu, Khoa Dầu Khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất đã giúp đỡ cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho em khi em thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô Bộ môn Hóa và Bộ môn Sinh, Khoa Khoa học Cơ bản, Đại học Y Dược TP.HCM đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em học tập và thực hiện tốt luận án này. Cảm ơn các bạn sinh viên, các bạn học viên cao học, các bạn nghiên cứu sinh đã động viên, chia sẻ trong quá trình tôi thực hiện đề tài. Và con xin cảm ơn Bố mẹ, gia đình đã luôn tiếp sức cho con trong suốt thời gian con học tập và thực hiện luận án. Xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng …. năm 2022 Nghiên cứu sinh Uông Thị Ngọc Hà ii
  5. LUẬN ÁN TIẾN SĨ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i   LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii   MỤC LỤC................................................................................................................ iii   DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................... vi   DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ ix   DANH MỤC HÌNH................................................................................................. xi   DANH MỤC PHỤ LỤC ....................................................................................... xiv   MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1   CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .....................................................................................4   1.1. Tổng quan về chất lỏng ion ........................................................................... 4   1.1.1. Giới thiệu.................................................................................................. 4   1.1.2. Phân loại chất lỏng ion ............................................................................. 5   1.1.3. Tính chất của chất lỏng ion ...................................................................... 6   1.1.4. Phương pháp tổng hợp chất lỏng ion ....................................................... 7   1.1.5. Ứng dụng của chất lỏng ion ..................................................................... 9   1.2. Tổng quan về thu hồi Pt từ xúc tác đã qua sử dụng....................................... 9   1.2.1. Các phương pháp hòa tan Pt .................................................................. 10   1.2.2. Các phương pháp thu hồi Platinum từ dung dịch hòa tan ...................... 14   1.2.2.1. Phương pháp kết tủa ......................................................................... 14   1.2.2.2. Phương pháp hấp phụ ....................................................................... 16   1.2.2.3. Phương pháp điện hóa ...................................................................... 16   1.2.2.4. Phương pháp chiết ............................................................................ 17   1.3. Một số nghiên cứu thu hồi platinum sử dụng chất lỏng ion ........................ 20   CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM .............................................................................29   2.1. Hóa chất, nguyên liệu .................................................................................. 29   2.1.1. Hóa chất ................................................................................................. 29   2.1.2. Nguyên liệu ............................................................................................ 30   2.2. Tổng hợp chất lỏng ion ................................................................................ 30   iii
  6. LUẬN ÁN TIẾN SĨ 2.2.1. Tổng hợp chất lỏng ion 1-methyl -3-n-tetradecylimidazolium chloride 32   2.2.2. Tổng hợp chất lỏng ion 1-n-butyl -3-n-butylimidazolium chloride ....... 33   2.2.3. Tổng hợp chất lỏng ion 1-n-butyl-3-n-tetradecylimidazolium chloride 33   2.2.4. Tổng hợp chất lỏng ion n- tetradecylpyridinium chloride ..................... 33   2.2.5. Tổng hợp chất lỏng ion trioctylammoniumhydrogen chloride .............. 34   2.3. Quá trình tiền xử lý và hòa tan Pt trong xúc tác thải ................................... 34   2.3.1 Tiền xử lý xúc tác thải ............................................................................. 34   2.3.2. Hoà tan xúc tác thải ................................................................................ 35   2.4. Sử dụng chất lỏng ion trong việc thu hồi Pt(IV) từ xúc tác thải của công nghiệp chế biến dầu .............................................................................................. 36   2.4.1. Phương pháp chiết lỏng - lỏng thu hồi Pt(IV) ........................................ 37   2.4.2. Phương pháp hấp phụ chất lỏng ion lên chất mang rắn ......................... 39   2.4.2.1. Tiền xử lý chất mang ........................................................................ 39   2.4.2.2. Tẩm chất lỏng ion lên chất mang ..................................................... 39   2.4.2.3. Thu hồi Pt(IV) bằng phương pháp hấp phụ ...................................... 40   2.4.2.4. Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ ........................................................ 41   2.5. Giải chiết và giải hấp thu hồi Pt(II), tái sử dụng chất lỏng ion và chất hấp phụ ........................................................................................................................ 42   2.6. Phương pháp nghiên cứu đặc trưng của vật liệu ......................................... 43   2.7. Các phương pháp xử lý kết quả ................................................................... 43   CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................................................45   3.1. Kết quả tổng hợp chất lỏng ion ................................................................... 45   3.1.1. Nhóm chất lỏng ion họ imidazolium ...................................................... 45   3.1.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến hiệu suất tổng hợp chất lỏng ion .............................................................................................................. 45   3.1.1.2. Xác định cấu trúc các chất lỏng ion [C4BIM]Cl, [C14MIM]Cl và [C14BIM]Cl ........................................................................................................ 50   3.1.2. Tổng hợp chất lỏng ion n-tetradecylpyrinium chloride ......................... 53   3.1.2.1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng .................................................. 53   3.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ..................................................... 54   iv
  7. LUẬN ÁN TIẾN SĨ 3.1.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol chất phản ứng đến hiệu suất tổng hợp [C14Py]Cl. .......................................................................................................... 54   3.1.2.4. Xác định cấu trúc của [C14Py]Cl ...................................................... 55   3.1.3. Tổng hợp chất lỏng ion trioctylammonium hydrogen chloride [N0888]Cl ........................................................................................................................... 57   3.1.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng .................................... 57   3.1.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ..................................................... 57   3.1.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol ..................................................... 58   3.1.3.4. Kết quả đo phổ FT-IR và NMR........................................................ 59   3.2. Hòa tan Pt từ xúc tác thải............................................................................. 61   3.3. Sử dụng chất lỏng ion cho quá trình thu hồi Pt(IV) .................................... 62   3.3.1. Sử dụng nhóm chất lỏng ion dạng imidazolium và pyridinium ............. 62   3.3.1.1. Phương pháp chiết ............................................................................ 62   3.3.1.2. Phương pháp hấp phụ ....................................................................... 63   3.3.1.3. Xác định dung lượng hấp phụ tối đa lên chất mang rắn [C14MIM]Cl/SiO2............................................................................................... 71   3.3.2. Sử dụng chất lỏng ion nhóm ammonium ................................................ 80   3.3.2.1. Sử dụng chất lỏng ion nhóm ammonium để chiết platinum ............. 80   3.3.2.2. Sự hấp phụ Pt(IV) lên SILP tạo ra từ một số chất mang rắn khác nhau ........................................................................................................................... 81   3.3.2.3. Hấp phụ Pt(IV) bằng các SILP từ các IL khác nhau ở các tỉ lệ mol IL/Pt khác nhau .................................................................................................. 84   3.3.2.4. Xác định dung lượng hấp phụ tối đa lên chất mang rắn [N1888]Cl/SiO2 và [N0888]Cl/SiO2 ............................................................................................. 86   3.4. Giải chiết và giải hấp phụ thu hồi Pt(II) ...................................................... 95   KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................102   NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ....................................................104   DANH MỤC CÔNG TRÌNH ...............................................................................105   TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................106   v
  8. LUẬN ÁN TIẾN SĨ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 1 ALQ336 Aliquat 336 2 BIM Butylimidazole 1-Metyl-3-n- 3 [C14MIM]Cl tetradecylimidazolium chloride 1-n-Butyl-3- n -butylimidazolium 4 [C4BIM]Cl chloride 1-n-Butyl-3-n-tetradecyl 5 [C14BIM]Cl imidazolium chloride 6 [C14Py]Cl n -Tetradecylpyridinium chloride 13 Carbon nuclear Magnetic Phổ cộng hưởng 7 C-NMR Resonance từ hạt nhân cacbon Continuous Catalyst Tái sinh chất xúc 8 CCR Regeneration tác liên tục 9 DMSO Dimethyl sulfoxide 10 DHA Dihexylamine 11 DOA Di-n-octylamine 12 DHS Dihexyl sulfide 13 H(%) Hiệu suất 1 Proton Nuclear Magnetic Phổ cộng hưởng 14 H-NMR Resonance từ hạt nhân proton 15 IL Ionic liquid Chất lỏng ion 16 ICP Inductively Coupled Plasma Quang phổ hấp 17 FT-IR Fourrier Transformation InfraRed thu hồng ngoại Trioctyl ammonium hydrogen 18 [N0888]Cl chloride vi
  9. LUẬN ÁN TIẾN SĨ Methyl trioctylammonium 19 [N1888]Cl chloride 20 [N8888]Cl Tetraoctylammonium chloride Khối lượng sản 21 msp phẩm High Resolution Mass Khối phổ phân 22 HRMS (ESI) Spectrometry (Electrospray giải cao (kỹ thuật Ionization) ion hóa) Các kim loại cùng 23 PGMs Platinum group metals nhóm Pt 24 ppb Parts per billion Một phần tỷ Phương pháp hấp 25 PET Brunauer-Emmett-Teller phụ đa lớp 26 SiO2 Hạt silica gel có kích thước 60 Å Kính hiển vi điện 27 SEM Scanning Electron Microscope tử quét Nhựa trao đổi ion 28 XAD-4 Amberlite XAD4 exchange resins Amberlite XAD-4 Nhựa trao đổi ion 29 XAD-7 Amberlite XAD7 exchange resins Amberlite XAD-7 HPLC High-performance liquid Sắc ký lỏng hiệu 30 chromatography năng cao SILP chất hấp phụ tẩm 31 Supported ionic liquid phase chất lỏng ion Cyphos® IL 101 Trihexyl(tetradecyl)phosphonium 32 chloride Cyphos® IL 102 Trihexyl(tetradecyl)phosphonium 33 bromide vii
  10. LUẬN ÁN TIẾN SĨ Cyphos® IL 104 Trihexyl (tetradecyl) 34 phosphonium bis (2,4,4- trimethylpentyl)phosphinate 35 HDEHP Acid bis(2-ethylhexyl)phosphoric Trioctyldodecyl phosphonium 36 P8,8,8,12Cl chloride. viii
  11. LUẬN ÁN TIẾN SĨ DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Danh mục hóa chất sử dụng. 29 Bảng 2.2. Ký hiệu các chất lỏng ion được tổng hợp và sử dụng trong 31 nghiên cứu. Bảng 3.1. Điều kiện phù hợp trong vùng khảo sát để tổng hợp 3 chất 49 lỏng ion [C4BIM]Cl, [C14MIM]Cl và [C14BIM]Cl. Bảng 3.2. Kết quả đo phổ FT-IR, HR MS, NMR của [C14MIM]Cl. 50 Bảng 3.3. Kết quả đo phổ FT-IR, HR MS, NMR của [C4BIM]Cl. 52 Bảng 3.4. Kết quả đo phổ FT-IR, HR MS, NMR của [C14BIM]Cl. 52 Bảng 3.5. Kết quả đo phổ FT-IR, HR MS, NMR của [C14Py]Cl. 56 Bảng 3.6. Kết quả đo phổ FT-IR, HR MS, NMR của [N0888]Cl. 59 Bảng 3.7. Điều kiện phù hợp phản ứng tổng hợp các chất lỏng ion. 60 Bảng 3.8. Hiệu suất chiết Pt sử dụng bốn chất lỏng ion (Vpha nước /Vpha dầu 62 = 1, 40 oC, 30 phút). Bảng 3.9. Hiệu suất thu hồi Pt trên các chất mang tinh khiết (48 giờ và 63 25 oC). Bảng 3.10. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến hiệu suất thu hồi platinum sử dụng chất hấp phụ [C14BIM]Cl/SiO2 (với tỉ lệ mol nIL/nPt = 64 5 và tỉ lệ lấp mao quản 20%). Bảng 3.11. Đặc trưng của các chất mang được sử dụng và hiệu suất hấp thu Pt của các chất mang và chất hấp thu chế tạo từ chất lỏng ion 69 [C14MIM]Cl (48 giờ, 25 oC, VIL/Vpor = 20%, IL/Pt = 6:1 (mol)). Bảng 3.12. Kết quả đo BET của các chất mang rắn và SILPs (tỉ lệ lấp 72 mao quản 20%). Bảng 3.13. Các thông số của đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich hấp 75 phụ Pt lên [C14MIM]Cl/SiO2. Bảng 3.14. Các thông số theo hai mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 77 và Freundlich của Pt lên [C14MIM]Cl/SiO2. ix
  12. LUẬN ÁN TIẾN SĨ Bảng 3.15. Các tham số của mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Pt từ dung dịch 78 HCl ([C14MIM]Cl/SiO2, 48 giờ và 25 oC). Bảng 3.16. Hiệu suất chiết Pt sử dụng ba chất lỏng ion (Vpha nước /Vpha o 81 dầu=1, 40 C, 30 phút). Bảng 3.17. Khả năng hấp phụ Pt sử dụng [N1888]Cl tẩm trên một số 82 chất mang khác nhau. Bảng 3.18. Đặc trưng của các chất hấp phụ sau khi tẩm các chất lỏng 86 ion với tỉ lệ lấp mao quản khác nhau ([N1888]Cl/SiO2). Bảng 3.19. Bảng thông số của đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich của 88 [N0888]Cl/SiO2 hấp phụ Pt. Bảng 3.20. Bảng thông số của đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich của 89 [N1888]Cl/SiO2 hấp phụ Pt. Bảng 3.21. Các thông số theo hai mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 91 và Freundlich. Bảng 3.22. Các thông số hấp phụ đẳng nhiệt theo mô hình Langmuir 92 cho sự hấp phụ Pt bởi các SILP (SiO2, 48 giờ và 25 oC). Bảng 3.23. Giải chiết Pt từ pha IL sử dụng một số chất rửa giải khác 95 nhau (80 oC). Bảng 3.24. Giải chiết Pt từ pha IL dùng hệ rửa giải thioure/HCl ở các 96 điều kiện khác nhau (80 oC). Bảng 3.25. Kết quả đo phổ của SILP ([C14MIM]Cl/SiO2) mới và SILP 99 sau giải hấp. Bảng 3.26. Khối lượng Pt (II) thu hồi bằng phương pháp hấp phụ. 100 x
  13. LUẬN ÁN TIẾN SĨ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Một số cation thường gặp trong chất lỏng ion. 4 Hình 1.2. Một số anion thường gặp trong chất lỏng ion. 5 Hình 1.3. Sơ đồ tổng hợp chất lỏng ion. 8 Hình 1.4. Cấu trúc của trihexyl(tetradecyl)phosphonium bis(2,4,4- 23 trimethylpentyl)phosphinate. Hình 1.5. Cấu trúc của trihexyl(tetradecyl)phosphonium chloride và 23 trihexyl(tetradecyl)phosphonium bromide. Hình 1.6. Cấu trúc của trioctyldodecyl phosphonium chloride 23 (P8,8,8,12Cl). Hình 1.7. Cấu trúc của Amberlite 4. 25 Hình 1.8. Cấu trúc của Amberlite 7. 26 Hình 2.1. Xúc tác thải. 30 Hình 2.2. Sơ đồ tổng hợp chất lỏng ion. 32 Hình 2.3. Xúc tác thải sau nung. 35 Hình 2.4. Sơ đồ hòa tan xúc tác thải. 36 Hình 2.5. Sơ đồ chung chiết lỏng - lỏng. 37 Hình 2.6. Các phản ứng trao đổi ion. 38 Hình 2.7. Sự tách lớp của các dịch chiết với chất lỏng ion. 38 Hình 2.8. Sơ đồ hấp phụ Pt bằng chất mang rắn. 41 Hình 3.1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất phản ứng tổng hợp [C4BIM]Cl, [C14MIM]Cl và [C14BIM]Cl (tỉ lệ mol 46 C4H9Cl(C14H29Cl)/imidazole = 1,2; nhiệt độ 95 oC). Hình 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tổng hợp [C4BIM]Cl, [C14MIM]Cl và [C14BIM]Cl (tỉ lệ mol 47 C4H9Cl(C14H29Cl)/imidazole = 1,2; nhiệt độ [C4BIM]Cl, [C14MIM]Cl và [C14BIM]Cl là 72, 108 và 120 giờ). xi
  14. LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol C4H9Cl(C14H29Cl)/imidazole của các chất tham gia phản ứng đến hiệu suất tổng hợp [C4BIM]Cl, [C14MIM]Cl 48 và [C14BIM]Cl. Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian đến phản ứng tổng hợp [C14Py]Cl 53 (tỉ lệ mol C14H29Cl/Py = 1,2; 100 oC). Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp [C14Py]Cl (tỉ 54 lệ mol C14H29Cl/Py = 1,2; 144 giờ). Hình 3.6. Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ mol đến phản ứng tổng hợp [C14Py]Cl 55 (với thời gian là 144 giờ, 100 oC). Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất tổng hợp [N0888]Cl 57 (tỉ lệ mol HCl/(C8H17)3N=1,2; 50 oC). Hình 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp [N0888]Cl 58 (tỉ lệ mol HCl/(C8H17)3N=1,2; 50 oC). Hình 3.9. Ảnh hưởng tỉ lệ mol đến phản ứng tổng hợp [N0888]Cl (120 59 giờ, 95 oC). Hình 3.10. Sự hấp phụ Pt(IV) của các chất mang tẩm các chất lỏng ion khác nhau (tỉ lệ lấp mao quản 20%, 48 giờ và 25 oC); a) SiO2, b) XAD- 66 4 , c) XAD-7. Hình 3.11. Ảnh hưởng của các chất mang rắn lên khả năng hấp phụ của các SILPs tạo thành từ các IL: (a) [C14MIM]Cl, (b) [C14BIM]Cl, 68 (c) [C4BIM]Cl và (d) [C14Py]Cl có tỉ lệ lấp mao quản 20% trên các chất mang rắn khác nhau (48 giờ và 25 ◦C). Hình 3.12. Khả năng hấp phụ Pt(IV) lên silica gel tẩm [C14MIM]Cl với 70 các tỉ lệ lấp mao quản khác nhau (với thời gian 48 giờ và 25 ◦C). Hình 3.13. Hình ảnh SEM của (a) SiO2, (b) XDA-4 và (c) XAD-7 73 trước và sau khi tẩm [C14MIM]Cl. Hình 3.14. Đồ thị đẳng nhiệt hấp phụ Pt(IV) của [C14MIM]Cl/SiO2 a)   Đồ thị đẳng nhiệt Langmuir; b) Đồ thị đẳng nhiệt Freundlich; 76 (Đơn vị: qe(mg Pt.g-1IL). xii
  15. LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hình 3.15. Đẳng nhiệt hấp phụ Pt(IV) sử dụng [C14MIM]Cl/SiO2 (ở các tỉ lệ lấp mao quản khác nhau 48 giờ và 25 oC), (Đơn vị: qe(mg Pt 78 g-1 SILP)). Hình 3.16. Sự hấp phụ Pt(IV) của SILPs tạo thành từ [N1888]Cl (tỉ lệ 82 lấp mao quản là 20%, 48 giờ, ở 25 oC). Hình 3.17. Sự hấp phụ Pt(IV) của SILPs tạo thành từ [N0888]Cl (tỉ lệ 83 lấp mao quản là 20%, 48 giờ, ở 25 oC). Hình 3.18. Sự hấp phụ Pt(IV) của SILPs với [N8888]Cl (tỉ lệ lấp mao 84 quản là 20%, 48 giờ, ở 25 oC). Hình 3.19. Sự hấp phụ Pt(IV) của các chất mang tẩm các chất lỏng ion khác nhau (tỉ lệ lấp mao quản 20%, 48 giờ và 25 oC): a) SiO2; 85 b) XAD-4; c) XAD-7. Hình 3.20. Hình ảnh SEM của các chất mang sau khi tẩm [N1888]Cl 87 a)   SiO2, b) XAD-7, c) XAD-4. Hình 3.21. Đồ thị đẳng nhiệt của [N1888]Cl/SiO2 và [N0888]Cl/SiO2 hấp phụ Pt(IV): a) đẳng nhiệt Langmuir; b) đẳng nhiệt Freundlich hấp 90 phụ Pt(IV); (Đơn vị: qe(mg Pt.g-1IL)). Hình 3.22. Đẳng nhiệt hấp phụ Pt(IV) dùng SILP từ [N0888]Cl (a) và [N1888]Cl (b)với tỉ lệ lấp mao quản khác nhau (SiO2, 48 giờ và 25 oC); 93 Đơn vị: qe(mg Pt.g-1 SILP). Hình 3.23. Đồ thị so sánh kết quả chiết và giải chiết của [N1888]Cl. 97 Hình 3.24. Đồ thị so sánh kết quả hấp phụ và giải hấp của các SILP 98 a) [N1888]Cl; b) [C14MIM]Cl/SiO2. Hình 3.25. Phổ IR Với M1: SILP (C14MIM]Cl/SiO2), 99 M2: SILP (C14MIM]Cl/SiO2) sau giải hấp Pt(IV) lần thứ 10. Hình 3.26. Sơ đồ tóm tắt qui trình. 101 xiii
  16. LUẬN ÁN TIẾN SĨ DANH MỤC PHỤ LỤC Phụ lục 1. Phổ HRMS của chất lỏng ion [C14MIM]Cl. PL1 Phụ lục 2. Phổ HRMS giãn rộng của chất lỏng ion [C14MIM]Cl. PL2 Phụ lục 3. Phổ HRMS chuẩn của chất lỏng ion [C14MIM]Cl. PL2 Phụ lục 4. Phổ FT-IR của chất lỏng ion [C14MIM]Cl. PL3 Phụ lục 5. Phổ 1H-NMR của chất lỏng ion [C14MIM]Cl. PL3 Phụ lục 6. Phổ 13C-NMR của chất lỏng ion [C14MIM]Cl. PL4 Phụ lục 7. Phổ HRMS của chất lỏng ion [C4BIM]Cl. PL5 Phụ lục 8. Phổ HRMS giãn rộng của chất lỏng ion [C4BIM]Cl. PL6 Phụ lục 9. Phổ HRMS chuẩn của chất lỏng ion [C4BIM]Cl. PL6 Phụ lục 10. Phổ FT-IR của chất lỏng ion [C4BIM]Cl. PL7 Phụ lục 11. Phổ 1H-NMR của chất lỏng ion [C4BIM]Cl. PL7 Phụ lục 12. Phổ 13C-NMR của chất lỏng ion [C4BIM]Cl. PL8 Phụ lục 13. Phổ HRMS của chất lỏng ion [C14BIM]Cl. PL9 Phụ lục 14. Phổ HRMS giãn rộng của chất lỏng ion [C14BIM]Cl. PL10 Phụ lục 15. Phổ HRMS chuẩn của chất lỏng ion [C14BIM]Cl. PL10 Phụ lục 16. Phổ FT-IR của chất lỏng ion [C14BIM]Cl. PL11 Phụ lục 17. Phổ 1H-NMR của chất lỏng ion [C14BIM]Cl. PL11 Phụ lục 18. Phổ 13C-NMR của chất lỏng ion [C14BIM]Cl. PL12 Phụ lục 19. Phổ HRMS của chất lỏng ion [C14Py]Cl. PL13 Phụ lục 20. Phổ HRMS giãn rộng của chất lỏng ion [C14Py]Cl. PL14 Phụ lục 21. Phổ HRMS chuẩn của chất lỏng ion [C14Py]Cl. PL14 Phụ lục 22. Phổ FT-IR của chất lỏng ion [C14Py]Cl. PL15 Phụ lục 23. Phổ 1H-NMR của chất lỏng ion [C14Py]Cl. PL15 Phụ lục 24. Phổ 13C-NMR của chất lỏng ion [C14Py]Cl. PL16 Phụ lục 25. Phổ HRMS của chất lỏng ion [N0888]Cl. PL17 Phụ lục 26. Phổ HRMS giãn rộng của chất lỏng ion [N0888]Cl. PL18 Phụ lục 27. Phổ HRMS chuẩn của chất lỏng ion [N0888]Cl. PL18 Phụ lục 28. Phổ FT-IR của chất lỏng ion [N0888]Cl. PL19 xiv
  17. LUẬN ÁN TIẾN SĨ Phụ lục 29. Phổ 1H-NMR của chất lỏng ion [N0888]Cl. PL19 Phụ lục 30. Phổ 1C-NMR của chất lỏng ion [N0888]Cl. PL20 Phụ lục 31. Kết quả đo hàm lượng Pt. PL21 Phụ lục 32. Các kết quả đo ICP xác định hàm lượng còn lại của Pt sau PL22 chiết hoặc hấp phụ. Phụ lục 33. Phổ IR của SILP (C14MIM]Cl/SiO2). PL48 Phụ lục 34. Phổ IR của SILP (C14MIM]Cl/SiO2) sau giải hấp. PL48 Phụ lục 35. Các Bảng số liệu. PL49 xv
  18. LUẬN ÁN TIẾN SĨ MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hàng năm, ngành công nghiệp lọc hóa dầu và công nghiệp vận tải (bộ chuyển đổi xúc tác của ô tô…) tạo ra một lượng lớn chất xúc tác thải chứa một số kim loại quí (chủ yếu là platinum) mang trên oxit nhôm (Al2O3). Theo cách phân loại của Hiệp hội bảo vệ môi trường Bắc Mỹ, chất xúc tác thải được xếp vào loại nguy hại vì chúng có thể cháy và tạo ra khí độc [1, 2]. Việt Nam hiện đã có nhà máy Lọc Dầu Dung Quất và nhà máy Lọc Dầu Nghi Sơn đang hoạt động thải ra lượng lớn xúc tác reforming thải [3]. Ngoài ra lượng ô tô đưa vào sử dụng ngày càng nhiều hơn nên xúc tác chứa Pt từ bộ chuyển đổi xúc tác của chúng cũng gia tăng. Tuy nhiên, Việt Nam chưa có công nghệ thu hồi Pt và chất mang nên phải bán rẻ xúc tác thải cho các công ty tái sinh và nhà cung cấp nước ngoài. Vì vậy, việc nghiên cứu thu hồi kim loại quí trong xúc tác thải đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo việc làm cho người lao động đang ngày càng được đặc biệt quan tâm. Để thu hồi platinum từ xúc tác thải cần phải thực hiện hai bước: Hòa tan platinum trong xúc tác thải và tách lấy platinum từ dung dịch hòa tan. Bước tách lấy Pt từ dung dịch là bước phức tạp vì Pt dễ tạo thành các phức hóa học trong môi trường này. Pt có thể thu hồi từ dung dịch bằng các phương pháp: chiết lỏng - lỏng, kết tủa, điện hóa, chiết lỏng - rắn (trao đổi ion, tạo phức với nhựa, polymer sinh học, nhựa tẩm dung môi). Bên cạnh những ưu điểm thì các phương pháp đang sử dụng đều có nhược điểm. Một hướng nghiên cứu đang được quan tâm nhiều là tẩm dung môi chiết lên một số loại nhựa để làm tăng hiệu quả và dễ thực hiện quá trình chiết. Một số amine đã được tẩm lên nhựa amberlite để hấp phụ tách Pt trong dung dịch. Chất lỏng ion (IL) được xem là chất xúc tác, dung môi xanh và có thể thiết kế được nên rất phù hợp cho quá trình thu hồi Pt. Chúng có các tính chất đặc biệt như: ổn định nhiệt, áp suất hơi bão hòa thấp, tan ít trong nước, an toàn môi trường do đó chúng có thể cạnh tranh được với dung môi truyền thống để tách kim loại. Một số nghiên cứu đã sử dụng chất lỏng ion để chiết kim loại [4, 5]. Kết quả cho thấy hiệu suất chiết Pt(IV) sử dụng các chất lỏng ion đều đạt trên 90%. Với mục đích dị thể hóa 1
  19. LUẬN ÁN TIẾN SĨ quá trình để việc tách và thu hồi Pt(IV) từ tác nhân chiết đơn giản hơn và giảm lượng chất lỏng ion cần sử dụng, các chất lỏng ion này đã được sử dụng để điều chế nhựa tẩm tác nhân chiết [6-11]. Một chất lỏng ion Cyphos® IL 101 cũng đã được sử dụng cho quá trình tẩm lên polymer sinh học để hấp phụ Pt [12]. Các kết quả này mở ra hướng nghiên cứu mới thu hồi Pt(IV) sử dụng chất mang rắn tẩm IL, việc cố định các tác nhân chiết lên chất mang rắn đang được quan tâm nhiều vì nó kết hợp được cả ưu điểm của phương pháp chiết và hấp phụ. Đây cũng chính là hướng nghiên cứu mà tác giả tập trung vào với mục đích sử dụng chất mang rắn tẩm IL có khả năng thu hồi Pt cao, dễ thực hiện và dễ tái sinh, thân thiện môi trường. Có hai hướng là tẩm dung môi chiết lên chất mang rắn và lên polymer sinh học. Tuy nhiên, mặc dù polymer sinh học thân thiện với môi trường nhưng lại bị biến chất không ổn định và thất thoát dung môi ra khỏi polymer dẫn đến hiệu suất hấp phụ Pt(IV) giảm dần qua các lần chiết lặp lại; Chất lỏng ion dùng tẩm lên chất mang rắn mới chỉ sử dụng dạng phosphoni (Cyphos® IL 101) [12], trong khi đó các IL dạng muối amoni, pyridini và imidazoli phổ biến hơn có khả năng hấp phụ platinum cao lại chưa được nghiên cứu một cách bài bản. Hơn nữa, quá trình giải hấp và tái sinh vật liệu hấp phụ chưa được nghiên cứu một cách hệ thống về hấp phụ platinum lên các chất mang rắn tẩm các IL có cấu trúc khác nhau. Xuất phát từ thực tế và những cơ sở khoa học trên, đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và sử dụng chất lỏng ion trong quá trình thu hồi platinum từ xúc tác thải của công nghiệp chế biến dầu” đã được lựa chọn để thực hiện trong luận án này. 2. Mục tiêu của luận án - Tổng hợp một số chất lỏng ion và ứng dụng cho quá trình chiết lỏng-lỏng thu hồi Pt(IV). - Chế tạo được các chất hấp phụ dạng chất mang rắn tẩm chất lỏng ion sử dụng cho quá trình hấp phụ thu hồi Pt(IV). - Đánh giá được khả năng chiết Pt(IV) của các chất lỏng ion và khả năng hấp phụ Pt(IV) của các vật liệu hấp phụ. - Đánh giá được khả năng giải chiết thu hồi, tái sử dụng chất lỏng ion và khả năng giải hấp thu hồi, tái sử dụng vật liệu hấp phụ. 2
  20. LUẬN ÁN TIẾN SĨ 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là: một số chất lỏng ion dạng imidazolium, pyridinium, ammonium, chất hấp phụ tạo thành từ các chất lỏng ion trên và các chất mang rắn SiO2, nhựa trao đổi ion Amberlite XAD-7, XAD-4 và quá trình thu hồi Pt từ xúc tác thải của nhà máy Lọc - Hóa dầu. Phạm vi nghiên cứu: tổng hợp 5 chất lỏng ion imidazolium, pyridinium, ammonium; chế tạo chất hấp phụ từ các chất lỏng ion trên và các chất mang rắn SiO2, nhựa trao đổi ion Amberlite XAD-7, XAD-4; Pt chiết và hấp phụ thu hồi Pt. 4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu Trong đề tài này những vấn đề sau được tập trung giải quyết: -   Tổng hợp một số chất lỏng ion dạng imidazole, pyridine, ammonium có khả năng chiết Pt(IV). Đặc trưng cấu trúc các chất lỏng ion tổng hợp được bằng các phương pháp: FT-IR, HRMS, NMR. -   Nghiên cứu khả năng chiết ion Pt(IV) trong dung dịch của các chất lỏng ion. -   Tẩm các chất lỏng ion lên một số chất mang rắn xốp tạo vật liệu hấp phụ như nhựa Amberlite XAD-4 và XAD-7 để tạo ra các chất hấp phụ. -   Nghiên cứu khả năng hấp phụ Pt của vật liệu chế tạo được, xác định dung lượng hấp phụ cực đại và cơ chế của quá trình hấp phụ. Xác định nồng độ kim loại trong dung dịch bằng phổ hấp phụ nguyên tử và quang phổ phát xạ ghép khối phổ. -   Nghiên cứu quá trình giải chiết và giải hấp Pt(II). Đánh giá khả năng tái sử dụng IL và vật liệu hấp phụ. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Ý nghĩa khoa học: Luận án đã có những đóng góp mới vào các nghiên cứu chế tạo chất hấp phụ để thu hồi Pt từ xúc tác thải của công nghiệp chế biến dầu. Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả của đề tài này có thể ứng dụng vào việc thu hồi Pt từ xúc tác thải của quá trình reforming xúc tác trong nhà máy lọc dầu và cũng là nền tảng để nghiên cứu chất hấp phụ khác để thu hồi Pt và kim loại quý hiếm khác. 3
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng
172 tài liệu
842 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2