ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Hoàng Thu Trang
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, ĐẶC TRƢNG CẤU TRÚC VẬT LIỆU SÉT
CHỐNG Ti CẤY THÊM Ce VÀ ỨNG DỤNG LÀM XÚC TÁC CHO QUÁ
TRÌNH XỬ LÝ MÀU TRONG NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Hoàng Thu Trang
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, ĐẶC TRƢNG CẤU TRÚC VẬT LIỆU SÉT
CHỐNG Ti CẤY THÊM Ce VÀ ỨNG DỤNG LÀM XÚC TÁC CHO QUÁ
TRÌNH XỬ LÝ MÀU TRONG NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM
Chuyên ngành: Hóa môi trường
Mã số: 60440120
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN VĂN NỘI
Hà Nội – 2014
LỜI CẢM ƠN
Với sự giúp đỡ của các thầy giáo và cô giáo, các anh chị và các bạn học
viên, sau một thời gian học tập và thực nghiệm em đã hoàn thành bản luận văn.
Với lòng biết ơn sâu xắc, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS.
Nguyễn Văn Nội, người đã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn nghiên cứu khoa học
tận tình trong suốt quá trình em làm luận văn.
Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô tại phòng thí nghiệm Hóa
môi trường, các thầy cô khoa Hóa học, trường ĐHKHTN cùng NCS. Nguyễn Thị
Hạnh đã hướng dẫn nhiệt tình trong quá trình em làm bản luận văn.
Hà Nội, ngày / /2014
HVCH. Hoàng Thu Trang
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
Chương 1 - TỔNG QUAN .......................................................................................... 3
1.1. Vật liệu TiO2 nano và TiO2 nano biến tính ....................................................... 3
1.1.1. Vật liệu TiO2 (Titan đioxit) ......................................................................... 3
1.1.2. Vật liệu TiO2 nano biến tính ...................................................................... 4
1.1.3. Cơ chế quang xúc tác của TiO2 nano trong xử lý chất ô nhiễm ............... 8
1.1.4. Phương pháp sol-gel điều chế TiO2 nano biến tính ................................ 11
1.2. Giới thiệu về bentonite và bentonite chống Titan cấy thêm Ce ..................... 12
1.2.1. Bentonite ................................................................................................... 12
1.2.2. Bentonite chống kim loại ......................................................................... 17
1.2.3. Vật liệu bentonite chống Titan cấy thêm Ce ............................................ 19
1.3. Giới thiệu về phẩm nhuộm ............................................................................. 20
1.3.1. Phân loại thuốc nhuộm............................................................................. 20
1.3.2. Xử lý nước thải dệt nhuộm ....................................................................... 25
Chương 2 - THỰC NGHIỆM ................................................................................... 26
2.1. Hóa chất và dụng cụ, trang thiết bị thí nghiệm ............................................... 26
2.1.1. Hóa chất ................................................................................................... 26
2.1.2. Dụng cụ và trang thiết bị .......................................................................... 26
2.2. Tổng hợp vật liệu ............................................................................................ 26
2.2.1. Tổng hợp TiO2 nano ................................................................................. 26
2.2.2. Tổng hợp TiO2 nano cấy thêm Ce ........................................................... 27
2.2.3. Tổng hợp bentonite chống Ti pha tạp Ce ................................................. 27
2.3. Xác định một số tính chất cơ bản của bentonit-Na ........................................ 28
2.3.1. Xác định dung lượng trao đổi cation ( CEC) ........................................... 28
2.3.2. Xác định độ trương nở.............................................................................. 28
2.4. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu .............................................. 29
2.4.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD– X–Rays Diffraction) ................. 29
2.4.2. Phương pháp phổ hấp thụ UV-Vis ........................................................... 30
2.4.3. Phổ hồng ngoại (IR) ................................................................................ 31
2.4.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ................................................ 32
2.4.6. Phương pháp tán xạ năng lượng tia X (EDX-Energy-dispersive X-ray
spectroscopy) ...................................................................................................... 33
2.4.7. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ – giải hấp phụ N2 ............................... 35
2.5. Khảo sát khả năng xử lý nước thải dệt nhuộm của vật liệu ............................ 38
2.5.1. Chuẩn bị dung dịch .................................................................................. 38
2.5.2. Đường chuẩn xác định nồng độ phẩm nhuộm ......................................... 38
2.5.3. Khảo sát khả năng xử lý phẩm màu của vật liệu TiO2 và TiO2 cấy thêm
Ce ........................................................................................................................ 39
2.5.4.Khảo sát khả năng xử lý phẩm màu của vật liệu bentonite chống Ti cấy
thêm Ce .............................................................................................................. 40
2.5.5. Đánh giá hiệu xuất xử lý phẩm màu của vật liệu ..................................... 40
2.6. Thuốc nhuộm dùng trong thí nghiệm ............................................................. 40
2.7. Nguồn sáng mô phỏng ánh sáng khả kiến ...................................................... 41
Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 42
3.1. Kết quả nghiên cứu cấu trúc vật liệu của TiO2 nano và TiO2 cấy thêm Ce ... 42
3.1.1. Kết quả phổ nhiễu xạ tia X ....................................................................... 42
3.1.2. Kết quả phổ UV- Vis .................................................................................. 43
3.1.3. Kết quả phổ tán xạ năng lượng EDX ....................................................... 45
3.2. Kết quả nghiên cứu cấu trúc vật liệu bentonite chống Ti cấy thêm Ce .......... 46
3.2.1. Kết quả phổ nhiễu xạ tia X........................................................................ 46
3.2.2. Kết quả phổ UV- Vis .................................................................................. 47
3.2.3. Kết quả phổ tán xạ năng lượng EDX ....................................................... 48
3.2.4. Cấu tạo bề mặt sét hữu cơ qua kính hiển vi điện tử quét (SEM) ............. 49
3.2.5. Kết quả ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM ........................................... 50
3.2.6. Diện tích bề mặt riêng của bentonit và Bent-TiO2-Ce-450 (Bent 1) ........ 50
3.3. Kết quả khảo sát khả năng xử lý phẩm màu của TiO2 cấy thêm Ce và
bentonite chống Ti cấy thêm Ce ............................................................................ 52
3.3.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý phẩm của vật liệu TiO2-0,40%Ce-
450 và Bent 1 ...................................................................................................... 52