Luận văn Thạc sĩ Khoa học Vật chất: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại Cau - Thái Nguyên và khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam của vật liệu hấp phụ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM 

NGUYỄN THỊ THƢƠNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ

QUẶNG SẮT TRẠI CAU – THÁI NGUYÊN VÀ KHẢO SÁT

KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYLEN XANH, METYL DA CAM

CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/

Thái Nguyên - 2015

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM 

NGUYỄN THỊ THƢƠNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ

QUẶNG SẮT TRẠI CAU – THÁI NGUYÊN VÀ KHẢO SÁT

KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYLEN XANH, METYL DA CAM

CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Chuyên ngành: Hóa vô cơ

Mã số: 60 44 01 13

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Vũ Thị Hậu

Thái Nguyên - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả

nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công

trình nào khác. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2015

Tác giả

Nguyễn Thị Thƣơng

Xác nhận Xác nhận

Của trưởng khoa chuyên môn của giáo viên hướng dẫn

PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền Lan TS. Vũ Thị Hậu

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS. Vũ Thị Hậu, cô giáo trực

tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành luận văn.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học, các thầy cô

Khoa sau Đại học, các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm - Đại

học Thái Nguyên đã giảng dạy và giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu..

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh,

ủng hộ và động viên em trong những lúc gặp phải khó khăn để em có thể hoàn thành

quá trình học tập và nghiên cứu.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu

của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu xót. Em rất

mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp

và những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn, để luận văn

được hoàn thiện hơn.

Em xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2015 Tác giả

MỤC LỤC

Trang

Trang bìa phụ

Lời cam đoan ................................................................................................................ i

Lời cảm ơn .................................................................................................................. ii

Mục lục ...................................................................................................................... iii

Danh mục các từ viết tắt ............................................................................................. iv

Danh mục bảng biểu .................................................................................................... v

Danh mục các hình ..................................................................................................... vi

Chƣơng 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 3

1.1. Một số phương pháp chế tạo vật liệu ................................................................... 3

1.1.1. Phương pháp thủy nhiệt .................................................................................... 3

1.1.2. Phương pháp kết tủa .......................................................................................... 4

1.1.3. Phương pháp sol-gel .......................................................................................... 5

1.1.4. Phương pháp tổng hợp đốt cháy........................................................................ 6

1.1.5. Phương pháp gốm truyền thống ....................................................................... 7

1.1.6. Phương pháp phóng điện hồ quang ................................................................... 8

1.1.7. Phương pháp ngưng đọng pha hơi ................................................................... 8

1.2. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ ..................................................................... 8

1.2.1.Các khái niệm ..................................................................................................... 9

1.2.2. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt .................................................................... 12

1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ .................................................. 16

1.2.4. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước ..................................... 17

1.3. Sơ lược về thuốc nhuộm .................................................................................... 18

1.3.1. Định nghĩa thuốc nhuộm ................................................................................. 18

1.3.2. Phân loại thuốc nhuộm .................................................................................... 18

1.4. Tiềm năng quặng sắt của Việt Nam ................................................................... 21

iii

1.5. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ metylen xanh và metyl da cam .................. 22

1.5.1. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ metylen xanh ........................................... 22

1.5.2. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ metyl da cam ........................................... 23

1.6. Giới thiệu về phương pháp phân tích trắc quang ............................................... 24

1.6.1. Cơ sở của phương pháp phân tích trắc quang ................................................. 25

1.6.2. Các phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang ............................... 26

1.7. Một số phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu. ......................................... 27

1.7.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) ......................................................... 27

1.7.2. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) ............................................... 28

1.7.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ....................................................... 29

Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................. 30

............................................................................................ 30

2.1.1. Thiết bị ............................................................................................................ 30

2.1 .......................................................................................................... 30

2.2. Chuẩn bị nguyên liệu ......................................................................................... 30

2.3. Xác định thành phần hoá học của quặng ............................................................ 31

2.4. Chế tạo một số mẫu vật liệu hấp phụ ................................................................. 33

2.5. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ ......................................................... 34

2.5.1. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của metylen xanh ......................... 34

2.5.2. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của metyl da cam ......................... 35

2.6. Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ của NL và các mẫu VLHP chế tạo được ...... 36

2.7. Khảo sát ảnh hưởng các yếu tố đến quá trình chế tạo vật liệu hấp phụ ............. 38

2.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung .......................................................... 38

2.7.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung ........................................................... 40

2.8. Một số đặc trưng của VLHP M3 ........................................................................ 43

2.8.1. Diện tích bề mặt riêng .................................................................................... 43

2.8.2. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) ..................................................................... 43

2.8.3. Xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo được ......................................... 44

2.9. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da

cam của VLHP........................................................................................................... 46

2.9.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH ............................................................................. 46

2.9.2. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ của VLHP ........... 49

2.9.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của VLHP ............... 52

2.9.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của VLHP ......... 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 60

PHỤ LỤC ................................................................................................................. 63

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TT Từ viết tắt Từ nguyên gốc

VLHP Vật liệu hấp phụ 1

BET Brunauer-Emmet-Teller 2

XRD X Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) 3

SEM Hiển vi điện tử quét 4

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Trang

Bảng 1.1: Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ ................................................. 13

Bảng 2.1: Thành phần hóa học chính của quặng Sắt Trại Cau-Thái Nguyên ........... 32

Bảng 2.2: Kí hiệu các VLHP chế tạo được ............................................................... 33

Bảng 2.3: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metylen xanh với các

nồng độ khác nhau .................................................................................... 35

Bảng 2.4: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metyl da cam với các

nồng độ khác nhau .................................................................................... 36

Bảng 2.5: Số liệu đánh giá khả năng hấp phụ của NL và các VLHP đối với

metylen xanh và metyl da cam ................................................................. 37

Bảng 2.6: Số liệu xác định điểm đẳng điện của VLHP M3 ....................................... 45

Bảng 2.7: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ của VLHP ..... 47

Bảng 2.8: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh và metyl da cam

của VLHP vào khối lượng VLHP ............................................................ 50

Bảng 2.9: Sự phụ thuộc của dung lượng, hiệu suất hấp phụ metylen xanh vào

thời gian .................................................................................................... 52

Bảng 2.11: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir ............................... 57

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.2: Đồ thị sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf .................................................................... 14

Hình 1.3: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ................................................................ 16

Hình 1.4: Sự phụ thuộc lgq vào lgCcb ................................................................................. 16

Hình 1.6: Công thức cấu tạo của metylen xanh ................................................................... 20 Hình 1.7: Công thức cấu tạo của MB+ ................................................................................. 20

Hình 2.1: Giản đồ XRD của nguyên liệu ............................................................................. 31

Hình 2.2 : Quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ ...................................................................... 34

Hình 2.3: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh .......................................... 35

Hình 2.4: Đường chuẩn xác định nồng độ metyl da cam. ................................................... 36

Hình 2.5: Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ metylen xanh và metyl da cam của NL

và các mẫu VLHP ................................................................................................ 37 Hình 2.6: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 2000C trong 1 giờ .................................... 38 Hình 2.7: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 2000C trong 2 giờ .................................... 39 Hình 2.8: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 2000C trong 3 giờ .................................... 39 Hình 2.9: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 1500C trong 2 giờ .................................... 40 Hình 2.10: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 2000C trong 2 giờ .................................. 41 Hình 2.11: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 2500C trong 2 giờ .................................. 41 Hình 2.12: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 3000C trong 2 giờ .................................. 42 Hình 2.13: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 4000C trong 2 giờ .................................. 42

Hình 2.14: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của VLHP M3 ................................................. 44

Hình 2.15: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP M3 ................................................. 45

Hình 2.16: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh của VLHP vào pH ......... 48

Hình 2.17: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metyl da cam của VLHP vào pH ............ 48

Hình 2.18: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh của VLHP vào khối

lượng VLHP ........................................................................................................ 51

Hình 2.19: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metyl da cam của VLHP vào khối

lượng VLHP ........................................................................................................ 51

Hình2.20: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấpphụ metylen xanh vào thời gian ........................ 53

Hình 1.1: Đường đẳng nhiệthấp phụ Langmuir ................................................................... 14

Hình 2.21: Sự phụ thuộc của hiệu suấthấp phụ metyl da cam vào thời gian ....................... 53

Hình 2.22: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với metylen xanh .......... 56

Hình 2.23: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với metylen xanh ...................................... 56

Hình 2.24: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với metyl da cam .......... 56

Hình 2.25: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với metyl da cam ...................................... 56

vii

MỞ ĐẦU

Hiện nay, Việt Nam đang ở giai đoạn đầu xây dựng một nước công nghiệp.

Đây là giai đoạn tạo ra những tiền đề cơ bản cho công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất

nước vì vậy vấn đề nhân lực có trình độ cao và vấn đề phát triển khoa học - công

nghệ phải được đặt lên hàng đầu. Khoa học - công nghệ thực sự trở thành lực lượng

sản xuất trực tiếp, là động lực cơ bản của sự phát triển. Đặc biệt là ngành khoa học

chế tạo vật liệu đang trên đà phát triển khá mạnh mẽ.

Là một nước đang phát triển nên công nghiệp hóa - hiện đại hóa được xem

như chìa khóa để phát triển đất nước. Hiện nay, với hơn 800.000 cơ sở sản xuất

công nghiệp và gần 70 khu chế xuất - khu công nghiệp tập trung đã đóng góp một

phần rất lớn vào GDP của đất nước. Công nghiệp càng phát triển thì vấn nạn ô

nhiễm môi trường lại càng đáng lo ngại.

Thuốc nhuộm hữu cơ là một trong những hóa chất gây độc môi trường sống

của sinh vật dưới nước làm ô nhiễm nặng nguồn nước. Các ngành công nghiệp dệt

nhuộm, giấy, chất dẻo, da, thực phẩm, mỹ phẩm thường sử dụng các phẩm màu. Do

vậy, nước thải công nghiệp từ các xí nghiệp nhà máy này thường chứa ít nhiều các

hóa chất màu nhuộm. Hấp phụ là một trong những phương pháp hóa lý phổ biến và

hiệu quả để khử màu nhuộm. Nhiều loại chất hấp phụ khác nhau được biết đến

trong ứng dụng này như than hoạt tính, zeolit, tro than, chitin và chitosan, v.v...

Một trong số chất hấp phụ được dùng nhiều nhất là than hoạt tính bởi nó có dung

lượng hấp phụ chất hữu cơ cao. Tuy nhiên, than hoạt tính thì giá thành cao và

không tái sinh được. Từ quan điểm này, các chất hấp phụ giá rẻ hơn từ chất liệu

thiên nhiên, vật liệu sinh học, phế liệu công - nông nghiệp được đề xuất và triển

khai ứng dụng trong việc loại bỏ thuốc nhuộm và các kim loại nặng trong nước.

Là một trong những quốc gia giàu khoáng sản như quặng sắt, quặng

mangan…Các loại quặng này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như luyện

gang thép, nấu thủy tinh, pin khô…Tuy nhiên, việc nghiên cứu sử dụng chúng làm

vật liệu hấp phụ còn chưa được quan tâm nghiên cứu. Xuất phát từ những lý do đó,

chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại

Cau - Thái Nguyên và khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam

của vật liệu hấp phụ”.

Với mục đích đó trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu những nội dung sau:

- Chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại Cau - Thái Nguyên

- Nghiên cứu cấu trúc, hình thái học, diện tích bề mặt riêng của vật liệu bằng

các phương pháp vật lý hiện đại như X-ray, BET, SEM…

- Đánh giá được khả năng hấp phụ một số hợp chất hữu cơ như metylen

xanh, metyl da cam của các vật liệu chế tạo được.

Chƣơng 1

TỔNG QUAN

1.1. Một số phƣơng pháp chế tạo vật liệu

Để tổng hợp vật liệu có thể dùng nhiều phương pháp tổng hợp hóa học

truyền thống hoặc phương pháp mới như: phương pháp ngưng tụ pha hơi, phương

pháp đốt cháy, phương pháp sol - gel,… Sau đây là một số phương pháp cụ thể để

tổng hợp vật liệu.

1.1.1. Phƣơng pháp thủy nhiệt

Phản ứng trong dung dịch nước xảy ra ở nhiệt độ và áp suất cao gọi là

phản ứng thủy nhiệt [20].Đó là dùng sự hoà tan trong nước của các chất tham gia phản ứng ở nhiệt độ cao (hơn 100oC) và áp suất (lớn hơn 1atm) trong hệ kín. Đầu

tiên, trong bình thuỷ nhiệt chỉ bao gồm nước và các tiền chất rắn. Khi nhiệt độ tăng,

các tiền chất liên tục bị hoà tan, khiến cho nồng độ của chúng trong hỗn hợp lỏng

ngày càng tăng lên và phản ứng hoá học xảy ra dễ dàng hơn. Các phần tử cấu thành

nên dung dịch ở giai đoạn này có kích thước nhỏ hơn tiền chất ban đầu. Sau đó, hạ

nhiệt độ sẽ xảy ra phản ứng ngưng tụ tạo thành chất mới. Phương pháp này có đặc

điểm là kết tủa đồng thời các hiđroxit kim loại ởđiều kiện nhiệt độ và áp suất cao,

cho phép khuếch tán các chất tham gia phản ứng tốt, tăng đáng kể bề mặt tiếp xúc

của chất phản ứng do đó có thể điều chếđược nhiều vật liệu mong muốn.

Các oxit kim loại thường được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt kết

tủa và kết tinh. Tổng hợp thủy nhiệt kết tủa sử dụng dung dịch muối tinh khiết của

kim loại, còn tổng hợp thủy nhiệt kết tinh dùng hidroxit, sol hoặc gel. Thành công

của quá trình tổng hợp vật liệu bằng phương pháp thủy nhiệt phụ thuộc vào sự lựa

chọn tiền chất, nhiệt độ, pH và nồng độ của chất phản ứng. Trong phương pháp

này thường sử dụng một số chất hữu cơ làm chất hoạt động bề mặt như cetyl

trimetyl amoni bromua (CTAB), natri dodecyl sunfat (SDS), poli etylen glicol (PEG),

etylen diamin (EDA).

Có thể kể ra một số ưu điểm của phương pháp này là: Thao tác đơn giản, có

khả năng điều chỉnh kích thước hạt bằng nhiệt độ thủy nhiệt, có khả năng điều

chỉnh hình dạng các hạt bằng cách sử dụng các dạng tiền chất khác nhau, thu được

sản phẩm chất lượng cao, tinh khiết từ các vật liệu không tinh khiết ban đầu, quá

trình sử dụng các phân tử tiền chất không phải là các khối vật liệu lớn, có thể dùng

các nguyên liệu rẻ tiền để tạo các sản phẩm có giá trị, có thể sử dụng nhiều nguyên

liệu khác nhau.

Nhưng cũng có một số nhược điểm như: Tạo ra tạp chất không mong muốn, một

sốchất không thể hoà tan trong nước, do đó không thể dùng phản ứng thuỷ nhiệt.

Đây là phương pháp có nhiều ưu điểm, tổng hợp được các vật liệu có kích thước hạt

nanomet, tuy nhiên phương pháp này yêu cầu thiết bị tiến hành phản ứng tương

đối phức tạp.

1.1.2. Phƣơng pháp kết tủa

Một trong các phương pháp quan trọng để điều chế oxit là phương pháp kết

tủa. Để thu được kết tủa có thành phần hóa học mong muốn, các tác nhân tạo kết tủa

cần thỏa mãn điều kiện sau: phản ứng kết tủa phải xảy ra nhanh và sản phẩm kết tủa

không tan trong dung môi. Các tác nhân kết tủa có thể là dung dịch muối vô cơ hoặc

hữu cơ. Các muối vô cơ thường sử dụng là muối cacbonat, oxalat, hidroxit của natri,

kali, amoni… Khi sử dụng dung dịch muối hữu cơ làm tác nhân kết tủa làm cho quá

trình rửa kết tủa dễ dàng hơn. Khả năng bay hơi cao của các hợp chất hữu cơ khi

phân hủy tạo cho hạt mịn hơn. Các tác nhân kết tủa trên cơ sở muối hữu cơ rất thích

hợp cho sản xuất sản phẩm có độ mịn, độ đồng nhất cao theo tỉ lệ hợp thức mong

muốn. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kết tủa như nồng độ, tỉ lệ các chất

tham gia phản ứng, nhiệt độ và pH của dung dịch. Các yếu tố trên cũng ảnh hưởng

nhiều đến kích thước và diện tích bề mặt riêng của sản phẩm. Chẳng hạn, khi tăng

nhiệt độ kết tủa từ 400C lên 800C thì kích thước hạt MgO giảm từ 28,89 đến 14,48

nm và diện tích bề mặt riêng tăng từ 58 đến 116 m2/g [22]. Ảnh hưởng của tác nhân

tạo kết tủa đến diện tích bề mặt riêng của oxit cũng được tác giả [23] nghiên cứu.

Phương pháp kết tủa có ưu điểm sau: Cho sản phẩm tinh khiết, tính đồng nhất

của sản phẩm cao, thay đổi các tính chất của vật liệu thông qua việc điều chỉnh các

yếu tố ảnh hưởng như: pH, nhiệt độ, nồng độ, tốc độ của sự thuỷ phân, sự kết tinh

ảnh hưởng hình thái học, độ lớn và tính chất của các hạt sản phẩm cuối cùng. Vật

liệu tổng hợp được bằng phương pháp này cho kích nhỏ, đồng đều, các tiền chất để

tổng hợp đơn giản dễ tìm. Tuy nhiên, để tổng hợp vật liệu nào đó, không phải lúc

nào cũng lựa chọn được các tiền chất thích hợp.

Phƣơng pháp đồng kết tủa: Theo phương pháp này muối của các cation kim loại

được hòa tan trong một dung dịch, sau đó các cation này được kết tủa dưới dạng

hidroxit, muối cacbonat, muối oxalat. Sản phẩm được đem rửa, sấy khô, nghiền và

nung. Tính đồng nhất của vật liệu cần điều chế phụ thuộc vào tính đồng thời kết tủa

từ dung dịch. Để các ion kết tủa đồng thời thì chúng phải có tốc độ tan và tốc độ kết

tủa gần giống nhau. Việc chọn điều kiện để các ion kim loại kết tủa đồng thời là khó

khăn và phức tạp, người ta phải sử dụng một số biện pháp như thay thế một phần

nước bằng dung môi hữu cơ.Với các điều kiện chế tạo tối ưu phương pháp này có

thể cho ta những hạt ban đầu cỡ vài trăm Å. Các ion phản ứng dư cần vượt qua

quãng đường khuếch tán gấp 10 - 50 lần kích thước ô mạng cơ sở, nghĩa là nhỏ hơn

rất nhiều so với phương pháp gốm. Sản phẩm thu được có tính đồng nhất cao, bề

mặt riêng và độ tinh khiết khá lớn, giảm năng lượng thiêu kết[17], [18].

1.1.3. Phƣơng pháp sol-gel

Phương pháp sol-gel thường dựa vào sự thủy phân và ngưng tụ ankolat kim

loại hoặc ankolat precursor định hướng cho các hạt oxit phân tán vào trong sol. Sau

đó sol được làm khô và ngưng tụ thành mạng không gian ba chiều gọi là gel. Gel là

tập hợp gồm pha rắn được bao bọc bởi dung môi [23]. Nếu dung môi là nước thì sol

và gel tương ứng được gọi là aquasol và alcogel. Chất lỏng được bao bọc trong gel

có thể loại bỏ bằng cách làm bay hơi hoặc chiết siêu tới hạn. Sản phẩm rắn thu được

là xerogel và aerogel tương ứng.

Phương pháp sol-gel có một số ưu điểm sau: Tạo sản phẩm có độ tinh khiết cao, có

thể điều chỉnh được các tính chất vật lý như sự phân bố kích thước mao quản, số

lượng mao quản của sản phẩm, tạo sự đồng nhất trong pha ở mức độ phân tử, có thể

điều chế mẫu ở nhiệt độ thấp và bổ sung dễ dàng một số thành phần.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ đồng nhất của của sản phẩm là dung môi, nhiệt độ,

bản chất của precursor, pH, xúc tác, chất phụ gia. Dung môi có ảnh hưởng đến

động học quá trình, còn pH ảnh hưởng đến các quá trình thủy phân và ngưng tụ.

Có bốn bước quan trọng trong quá trình sol-gel: hình thành gel, làm già gel, khử

dung môi và cuối cùng là xử lí bằng nhiệt để thu được sản phẩm.

Phương pháp sol-gel rất đa dạng tùy thuộc vào tiền chất tạo gel và có thể qui

về ba hướng sau: thủy phân các muối, thủy phân các ankolat và sol-gel tạo phức.

Trong ba hướng này, thủy phân các muối được nghiên cứu sớm nhất, phương pháp

thủy phân các ankolat đã được nghiên cứu khá đầy đủ còn phương pháp sol-gel tạo

phức hiện đang được nghiên cứu nhiều và đã được đưa vào thực tế sản xuất [23].

1.1.4. Phƣơng pháp tổng hợp đốt cháy

Trong những năm gần đây, phương pháp tổng hợp đốt cháy hay tổng hợp bốc

cháy (Combustion Synthesis-CS) trở thành một trong những kĩ thuật quan trọng

trong điều chế và xử lí các vật liệu gốm mới (về cấu trúc và chức năng), composit,

vật liệu nano và chất xúc tác [26].

So với một số phương pháp hóa học khác, tổng hợp đốt cháy có thể tạo ra

oxit nano ở nhiệt độ thấp hơn trong một thời gian ngắn và có thể đạt ngay sản

phẩm cuối cùng mà không cần phải xử lí nhiệt thêm nên có thể hạn chế được sự tạo

pha trung gian và tiết kiệm được năng lượng. Trong quá trình tổng hợp đốt cháy xảy

ra phản ứng oxi hóa khử tỏa nhiệt mạnh giữa hợp phần chứa kim loại và hợp phần

không kim loại, phản ứng trao đổi giữa các hợp chất hoạt tính hoặc phản ứng giữa

hợp chất hay hỗn hợp oxi hóa khử… Những đặc tính này làm cho tổng hợp đốt cháy

trở thành một phương pháp hấp dẫn để sản xuất vật liệu mới với chi phí thấp nhất so

với các phương pháp truyền thống. Một số ưu điểm của phương pháp đốt cháy là

thiết bị công nghệ tương đối đơn giản, sản phẩm có độ tinh khiết cao, có thể dễ

dàng điều khiển được hình dạng và kích thước của sản phẩm [26].

Phương pháp đốt cháy được biết như là quá trình tổng hợp tự lan truyền nhiệt độ

cao phát sinh trong quá trình phản ứng (Self Propagating High Temperature

Synthesis Process) hay còn gọi là quá trình SHS. Tùy thuộc vào trạng thái của các

chất phản ứng, tổng hợp đốt cháy có thể chia thành: đốt cháy trạng thái rắn (Solid

State Combustion-SSC), đốt cháy dung dịch (Solution Combustion-SC), đốt cháy

gel polime (Polimer Gel Combustion-PGC) và đốt cháy pha khí (Gas Phase

Combustion-GPC).

Trong phương pháp đốt cháy gel polime, để ngăn ngừa sự tách pha cũng

như sự đồng nhất cao cho sản phẩm, phương pháp hoá học ướt thường sử dụng các

tác nhân tạo gel. Một số polime hữu cơ được sử dụng ngoài vai trò tác nhân tạo gel

còn là nguồn nhiên liệu như polivinyl alcol, polietylen glycol, polyacrylic axit

và có thể là hồ tinh bột[27]. Trong phương pháp này, dung dịch tiền chất gồm dung

dịch các muối kim loại (thường là muối nitrat) được trộn với polyme hoà tan trong

nước tạo thành hỗn hợp nhớt. Làm bay hơi nước hoàn toàn hỗn hợp này thu được khối xốp nhẹ và đem nung ở khoảng 300 -900oC thu được các oxit phức hợp. Từ

các thống kê trên cho thấy phương pháp đốt cháy gel polime được nhiều tác giả

quan tâm nghiên cứu và đã tổng hợp được các vật liệu có kích thước nanomet, diện

tích bề mặt lớn.

1.1.5. Phƣơng pháp gốm truyền thống

Cơ sở của quá trình này chính là quá trình xâm nhập của các nguyên tử chất

rắn khác loại lẫn vào nhau, quá trình này gọi là quá trình khuếch tán. Quá trình

khuếch tán xảy ra mạnh khi nung chất rắn ở nhiệt độ cao (cỡ bằng 2/3 so với nhiệt

độ nóng chảy). Các phản ứng pha rắn thường xảy ra chậm khi các hạt tiếp xúc với

nhau, ban đầu xảy ra nhanh hơn sau đó lớp phẩm dần lên làm cho con đường

khuếch tán của các ion tiếp xúc với nhau càng kéo dài hơn do vậy làm giảm tốc độ

phản ứng.

Theo phương pháp này, người ta dùng phối liệu ban đầu là các muối cacbonat,

muối axetat hay các muối khác của kim loại hợp phần, sau đó được làm qua các

Ép viên

Nung

Nghiền

Nghiền trộn

Sảnphẩm

Chuẩn bị phối liệu

trộn

công đoạn sau:

Phương pháp gốm truyền thống có những ưu điểm như: dùng ít hóa chất, hóa

chất không đắt tiền, các thao tác dễ tự động hóa nên dễ dàng đưa đưa vào dây

chuyền sản xuất với lượng lớn. Tuy nhiên nó có những nhược điểm như: đòi hỏi

nhiều thiết bị phức tạp, tính đồng nhất của sản phẩm không cao, kích thước hạt lớn

(cỡ milimet) nên khi ép viên tạo thành sản phẩm thường có độ rỗng lớn, phản ứng

trong pha rắn diễn ra chậm[17].

1.1.6. Phƣơng pháp phóng điện hồ quang

Cho chất khí trơ thổi qua bình chân không với áp suất thấp, trong bình có hai

điện cực nối với một hiệu điện thế cỡ vài Vôn. Khi mồi cho chúng phóng điện có hồ

quang giữa hai điện cực, điện cực anot bị điện tử bắn phá làm cho các phân tử ở đó

bật ra, bị mất điện tử và trở thành ion dương hướng về catot. Do đó catot bị phủ một

lớp vật chất bay từ anot sang. Trong những điều kiện thích hợp sẽ tạo ra trên catot

một lớp bột mịn, kích thước hạt cỡ nano[4].

1.1.7. Phƣơng pháp ngƣng đọng pha hơi

Phương pháp này có thể tạo ra bột nano kim loại có độ tinh khiết cao kích

thước hạt đồng đều. Để tiến hành người ta cho kim loại vào một bình kín, hút chân

không và đốt nóng kim loại để kim loại nóng chảy và bốc hơi. Hơi kim loại bay

lên được ngưng tụ lại trên bề mặt vật rắn ở trong bình chân không. Muốn tạo ra

bột oxit kim loại hoặc nitrua kim loại người ta thay môi trường chân không bằng

khí oxi hoặc khí nitơ ở áp suất thích hợp rồi thổi qua bình. Cùng với sự ngưng

đọng trên bề mặt, còn có các phản ứng hóa học xảy ra tạo được với bột có thành

phần như mong muốn [4].

1.2. Giới thiệu về phƣơng pháp hấp phụ

Hiện nay có nhiều phương pháp xử lý nước thải: Phương pháp cơ học, phương

phương pháp xử lý sinh học, phương pháp hóa lý, phương pháp hấp phụ và

phương pháp hóa học. So với các phương pháp xử lí nước thải khác, phương pháp

hấp phụ có các đặc tính ưu việt hơn hẳn và đang được chú ý nhiều trong thời gian

gần đây. Vật liệu hấp phụ có thể chế tạo từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên và các

phụ phẩm nông, công nghiệp sẵn có và dễ kiếm, quy trình xử lý đơn giản, công

nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp, chi phí thấp, đặc biệt, các vật liệu hấp

phụ này có độ bền khá cao, có thể tái sử dụng nhiều lần nên giá thành thấp, hiệu

quả cao và quá trình xử lý không đưa thêm vào môi trường những tác nhân độc hại

[2], [9], [11].Vì vậy trong đề tài này, chúng tôi sử dụng phương pháp hấp phụ cho

quá trình nghiên cứu.

1.2.1.Các khái niệm

Hấp phụ: là quá trình tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (rắn - khí,

rắn - lỏng, khí - lỏng, lỏng - lỏng). Trong đó:

Chất hấp phụ: là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử

của pha khác nằm tiếp xúc với nó. Chất hấp phụ có bề mặt riêng càng lớn thì khả

năng hấp phụ càng mạnh.

Bề mặt riêng là diện tích bề mặt đơn phân tử tính đối với 1 gam chất hấp phụ.

Chất bị hấp phụ: là chất bị hút khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề mặt

chất hấp phụ.

Pha mang: hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ.

Hấp phụ là một quá trình tỏa nhiệt. Ngược với sự hấp phụ là quá trình đi ra

khỏi bề mặt chất hấp phụ của các phần tử bị hấp phụ. Tùy theo bản chất lực tương

tác giữa các phân tử của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ người ta phân biệt thành

hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học [2], [9].

1.2.1.1. Hấp phụ vật lý

Định nghĩa: Hấp phụ vật lý là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực Vander Walls

giữa phân tử chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ (bao gồm cả ba loại lực: cảm

ứng, định hướng, khuếch tán), liên kết này yếu dễ bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ vật lý

có tính thuận nghịch cao.

Đặc điểm: Phân tử bị hấp phụ không chỉ tương tác với một nguyên tử mà với

nhiều nguyên tử trên bề mặt. Do vậy, phân tử hấp phụ có thể hình thành một hoặc

nhiều lớp phân tử trên bề mặt chất hấp phụ.

Hấp phụ vật lý không có tính chọn lọc. Quá trình hấp phụ vật lý là một quá

trình thuận nghịch tức là có cân bằng động giữa chất hấp phụ và bị hấp phụ. Nhiệt

lượng tỏa ra khi hấp phụ vật lý khoảng 2÷6 kcal/mol. Sự hấp phụ vật lý ít phụ thuộc

vào bản chất hóa học của bề mặt, không có sự biến đổi cấu trúc của các phân tử chất

hấp phụ và bị hấp phụ [2], [9].

1.2.1.2. Hấp phụ hóa học

Định nghĩa: Hấp phụ hóa học được gây ra bởi các liên kết hóa học (liên kết

cộng hóa trị, lực ion, lực liên kết phối trí…). Trong hấp phụ hóa học có sự trao đổi

electron giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Cấu trúc electron phân tử các chất

tham gia quá trình hấp phụ có sự biến đổi rất lớn dẫn đến hình thành liên kết hóa

học. Nhiệt lượng tỏa ra khi hấp phụ hóa học thường lớn hơn 22 kcal/mol.

Đặc điểm: Chất bị hấp phụ chỉ hình thành một lớp đơn phân tử hấp phụ, giữa

chúng hình thành hợp chất bề mặt.

Hấp phụ hóa học đòi hỏi phải có ái lực hóa học giữa bề mặt chất hấp phụ và

chất bị hấp phụ, do đó mang tính đặc thù rõ rệt. Đây không phải là một quá trình

thuận nghịch.

Trong thực tế sự phân biệt giữa hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý chỉ là

tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Trong nhiều quá trình hấp phụ xảy

ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Ở vùng nhiệt độ thấp thường xảy

ra hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm, khả năng hấp phụ

hóa học tăng lên [9].

Cân bằng hấp phụ:

Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch. Các phần tử chất bị hấp phụ khi

đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược pha mang. Theo thời

gian lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất hấp phụ càng nhiều thì tốc độ di

chuyển ngược trở lại pha mang càng lớn. Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ

(quá trình thuận) bằng tốc độ giải hấp phụ (quá trình nghịch) thì quá trình hấp phụ đạt

trạng thái cân bằng.

Đối với một hệ hấp phụ xác định, dung lượng hấp phụ là một hàm của nhiệt

độ và áp suất hoặc nồng độ chất bị hấp phụ trong pha thể tích.

q = f(T, p) hoặc q = f(T, C) (1.1)

Ở một nhiệt độ xác định, dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào áp suất

(nồng độ):

q = f(p) hoặc q = f(C) (1.2)

Trong đó:

q: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)

T: Nhiệt độ

p: Áp suất

C: Nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích (mg/l) [6].

Dung lượng hấp phụ cân bằng:

Dung lượng hấp phụ cân bằnglà khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị

khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng dưới các điều kiện nồng độ và nhiệt

độ cho trước.

Dung lượng hấp phụ được tính theo công thức:

(1.3)

Trong đó:

- q: dung lượng hấp phụ (mg/g)

- V: thể tích dung dịch (ml )

- m: khối lượng chất hấp phụ (g )

- Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l)

- Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l)

Trong quá trình hấp phụ, các phần tử bị hấp phụ không bị hấp phụ đồng thời,

bởi vì các phần tử chất bị hấp phụ phải khuếch tán từ dung dịch đến bề mặt ngoài

chất hấp phụ và sau đó khuếch tán vào sâu bên trong hạt của chất hấp phụ [9].

Hiệu suất hấp phụ

Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ dung

dịch ban đầu.

(1.4)

Trong đó:

- H: Hiệu suất hấp phụ

- Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l)

- Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l) [9].

1.2.2. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt

Khi nhiệt độ không đổi, đường biểu diễn q = fT (P hoặc C) được gọi là đường

đẳng nhiệt hấp phụ.

Đường đẳng nhiệt hấp phụ là đường mô tả sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ

tại một thời điểm vào nồng độ hoặc áp suất của chất bị hấp phụ tại thời điểm đó ở một

nhiệt độ không đổi.

Đối với chất hấp phụ là chất rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng, khí thì đường hấp

phụ đẳng nhiệt được mô tả qua các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ như: phương trình

hấp phụ đẳng nhiệt Henry, Freundlich, Langmuir… [2], [3], [9].

Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng nhất áp dụng cho hệ hấp

phụ rắn - khí được nêu ở bảng 1.1.

Bảng 1.1: Một số phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ

Bản chất của Tên phƣơng trình Phƣơng trình sự hấp phụ

Langmuir Vật lý và hóa học

Henry Vật lý và hóa học

Freundlich Vật lý và hóa học (n > 1)

Shlygin-Frumkin- Vật lý và hóa học Temkin

Vật lý, nhiều lớp

Brunauer-Emmett-

Teller (BET)

Trong các phương trình trên:

: thể tích chất bị hấp phụ, đặc trưng cho đại lượng hấp phụ thường biểu

diễn bằng cm3 ở điều kiện tiêu chuẩn

: đại lượng hấp phụ cực đại

: áp suất chất bị hấp phụ ở pha khí

: độ che phủ ; : là các hằng số

: áp suất hơi bão hòa của chất bị hấp phụ ở trạng thái lỏng tinh khiết ở

cùng nhiệt độ

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir: là phương trình mô tả cân bằng

hấp phụ đầu tiên được thiết lập bằng lý thuyết. Phươngtrình

Langmuirđượcxâydựngdựatrêncác giảthuyết:

1.Tiểuphânbịhấpphụliênkếtvớibềmặt của chất hấp

phụtạinhữngtrungtâmxácđịnh.

2.Mỗitrungtâmchỉhấpphụmộttiểuphân.

3.Bềmặtchấthấpphụ làđồngnhất,nghĩalànănglượnghấpphụ trêncác

tiểuphânlànhưnhauvàkhôngphụthuộcvàosựcómặtcủacáctiểuphân

hấpphụtrêncáctrungtâmbêncạnh.

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir nêu ở bảng 1.1 được xây dựng

cho hệ hấp phụ rắn - khí. Tuy nhiên, phương trình trên cũng có thể áp dụng cho

hấp phụ trong môi trường nước. Khi đó có thể biểu diễn phương trình Langmuir

như sau:

(1.5)

Trong đó:

, : dung lượng hấp phụ cân bằng, dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)

: hằng số Langmuir

Cf: nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l)

Khi tích số b.Cf 1 thì q = qmax: mô tả vùng hấp phụ tuyến tính

Khi tích số b.Cf 1 thì q = qmax : mô tả vùng hấp phụ bão hòa

Để xác định các hằng số trong phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có

thể sử dụng phương pháp đồ thị bằng cách chuyển phương trình trên thành phương

trình đường thẳng có dạng:

Cf/q

= (1.6) .Cf +

q max

Cf Cf

Hình 1.1: Đƣờng đẳng nhiệt Hình 1.2: Đồ thị sự phụ thuộc

hấp phụ Langmuir của Cf/q vào Cf

;

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có dạng đơn giản, cho phép giải

thích khá thỏa đáng các số liệu thực nghiệm.

(1.7)

Phương trình Langmuir được đặc trưng bằng tham số RL RL = 1/(1+b.C0) 0< RL<1 thì sự hấp phụ là thuận lợi, RL>1 thì sự hấp phụ là không thuận lợi

và RL=1 thì sự hấp phụ là tuyến tính.

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Henry

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Henry là phương trình đơn giản mô tả sự

tương quan tuyến tính giữa lượng chất bị hấp phụ trên bề mặt pha rắn và nồng độ

hoặc áp suất của chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng.

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Henry có dạng:

a = K.p hay q = K.Ccb (1.8) Trong đó:

a : là lượng chất bị hấp phụ (mol/g)

K: hằng số hấp phụ Henry

p : áp suất (mm Hg)

Ccb: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l) Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich là phương trình thực nghiệm mô

tả sự hấp phụ khí hoặc chất tan lên vật hấp phụ rắn trong phạm vi một lớp [2], [9].

(1.9)

Trong đó:

k: Hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ, diện tích bề mặt và các yếu tố khác

n: Hằng số chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và luôn lớn hơn 1

Phương trình Freundlich phản ánh khá tốt số liệu thực nghiệm cho vùng ban

đầu và vùng giữa của đường đẳng nhiệt hấp phụ, tức là ở vùng nồng độ thấp của

chất bị hấp phụ.

Để xác định các hằng số, đưa phương trình trên về dạng đường thẳng:

(1.10)

Đây là phương trình đường thẳng biểu diễn sự phụ thuộc của lg q vào lg Ccb

lgq

q (mg/g)

lgCcb

Ccb(mg/l)

Dựa vào đồ thị ta xác định được các giá trị k và n.

Hình 1.3: Đƣờng đẳng nhiệt

0 Hình 1.4: Sự phụ thuộc lgq

hấp phụ Freundlich vào lgCcb

tan = 1/n

OM = lgk

1.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình hấp phụ

Có ba yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hấp phụ của các chất lên bề mặt

chất rắn, đó là:

Nồng độ của chất tan trong chất lỏng (hoặc áp suất đối với chất khí).

Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ, sự hấp phụ trong dung dịch giảm

nhưng thường ở mức độ ít.

Quá trình hấp phụ cạnh tranh đối với các chất bị hấp phụ.

- Ngoài ra, còn một vài yếu tố khác như sự thay đổi diện tích bề mặt của chất

hấp phụ và sự thay đổi pH của dung dịch [9].

1.2.4. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc

Hấp phụ trong môi trường nước thường diễn ra khá phức tạp, vì trong hệ có

ít nhất ba thành phần gây tương tác là: nước - chất hấp phụ - chất bị hấp phụ. Do sự

có mặt của nước nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh và có chọn lọc

giữa chất bị hấp phụ và nước tạo ra các cặp hấp phụ là: chất bị hấp phụ - chất hấp phụ;

nước - chất hấp phụ, cặp nào có tương tác mạnh hơn thì hấp phụ xảy ra với cặp đó.

Tính chọn lọc của các cặp hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất

bị hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc kị nước của chất hấp phụ, mức độ kị nước

của chất bị hấp phụ trong nước. Vì vậy, khả năng hấp phụ của chất hấp phụ đối với

chất bị hấp phụ trước tiên phụ thuộc vào tính tương đồng về độ phân cực giữa chúng:

chất bị hấp phụ không phân cực được hấp phụ tốt trên chất hấp phụ không phân cực

và ngược lại. Đối với các chất có độ phân cực cao, ví dụ các ion kim loại hay một số

dạng phức oxy anion như , , … thì quá trình hấp phụ xảy ra do tương

tác tĩnh điện thông qua lớp điện kép. Các ion hoặc các phân tử có độ phân cực cao

trong nước bị bao bọc bởi một lớp vỏ là các phân tử nước, do đó bán kính (độ lớn)

của các ion, các phân tử chất bị hấp phụ có ảnh hưởng nhiều đến khả năng hấp phụ

của hệ do tương tác tĩnh điện. Với các ion cùng hóa trị, ion nào có bán kính lớn hơn

sẽ được hấp phụ tốt hơn do độ phân cực cao hơn và lớp vỏ hyđrat nhỏ hơn.

Hấp phụ trong môi trường nước còn bị ảnh hưởng nhiều bởi pH của dung

dịch. Sự biến đổi pH dẫn đến sự biến đổi bản chất của chất bị hấp phụ và chất hấp

phụ. Các chất bị hấp phụ và các chất hấp phụ có tính axit yếu, bazơ yếu hoặc lưỡng

tính sẽ bị phân li, tích điện âm, dương hoặc trung hoà tùy thuộc giá trị pH. Tại giá trị

pH bằng điểm đẳng điện thì điện tích bề mặt chất hấp phụ bằng không, trên giá trị đó

bề mặt chất hấp phụ tích điện âm và dưới giá trị đó bề mặt chất hấp phụ tích điện

dương. Đối với các chất trao đổi ion diễn biến của hệ cũng phức tạp do sự phân li của

các nhóm chức và các cấu tử trao đổi cũng phụ thuộc vào pH của môi trường, đồng

thời trong hệ cũng xảy ra cả quá trình hấp phụ và tạo phức chất [2], [3].

Ngoài ra, độ xốp, sự phân bố lỗ xốp, diện tích bề mặt, kích thước mao

quản,… cũng ảnh hưởng tới sự hấp phụ [2].

1.3. Sơ lƣợc về thuốc nhuộm

1.3.1. Định nghĩa thuốc nhuộm

Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần nhất

định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt

trong những điều kiện quy định(tính gắn màu).

Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Đặc điểm nổi

bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân huỷ bởi

những điều kiện tác động khác và môi trường, đây vừa là yêu cầu với thuốc nhuộm

vừa là vấn đề đối với xử lý nước thải dệt nhuộm. Màu sắc của thuốc có được là do

cấu trúc hoá học. Một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang

màu và nhóm trợ màu.

Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ electron π

không cố định như: , , , …

Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận electron như: ,

, , … đóng vai trò tăng cường của nhóm mang màu bằng

cách dịch chuyển năng lượng của hệ electron [5],[13],[16].

1.3.2. Phân loại thuốc nhuộm

Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hoá học, màu sắc, phạm vi

sử dụng. Tùy thuộc cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng được phân loại thành các

họ, các loại khác nhau. Có hai cách phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất:

Phân loại theo cấu trúc hoá học: Đây là cách phân loại dựa theo cấu trúc của

nhóm mang màu, bao gồm: thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm antraquinon, thuốc

nhuộm inđizo, thuốc nhuộm phenazin.

Phân loại theo đặc tính áp dụng: Đây là cách phân loại thuốc nhuộm thương

mại đã được thống nhất trên toàn cầu. Theo đặc tính áp dụng người ta quan tâm

nhiều nhất đến thuốc nhuộm sử dụng cho tơ sợi xenlulo, đó là các loại thuốc

nhuộm: thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm lưu hoá, thuốc nhuộm trực tiếp,

thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm bazơ cation, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm

hoạt tính [13], [16].

Ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến một số loại thuốc nhuộm nhằm làm sáng tỏ

hơn về loại thuốc nhuộm sử dụng trong phần thực nghiệm của đề tài.

Thuốc nhuộm azo: Nhóm mang màu là nhóm azo phân tử thuốc

nhuộm có một nhóm azo (monoazo) hay nhiều nhóm azo (điazo, triazo, polyazo).

Thuốc nhuộm trực tiếp: Là loại thuốc nhuộm anion có dạng tổng quát

Ar─SO3Na. Khi hoà tan trong nước nó phân ly về dạng anion thuốc nhuộm và bắt

màu vào sợi. Trong tổng số thuốc nhuộm trực tiếp thì có 92% thuốc nhuộm azo.

Thuốc nhuộm bazơ cation: Các thuốc nhuộm bazơ dễ nhuộm tơ tằm, bông cầm

màu bằng tananh. Là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ chúng dễ

tan trong nước cho cation mang màu. Trong các màu thuốc nhuộm bazơ, các lớp hoá

học được phân bố: azo (43%), metin (17%), tryazylmetan (11%),arycydin (7%),

antriquinon (5%) và các loại khác.

Thuốc nhuộm axit: Là muối của axit mạnh và bazơ mạnh chúng tan trong

nước phân ly thành ion:

→ +

anion mang màu thuốc nhuộm tạo liên kết ion với tâm tích điện dương của

vật liệu. Thuốc nhuộm axit có khả năng tự nhuộm màu tơ sợi protein (len, tơ tằm,

polyamit) trong môi trường axit. Xét về cấu tạo hoá học có 79% thuốc nhuộm axit

azo, 10% là antraquion, 5% là triarylmetan và 6% là lớp hoá học khác [13], [16].

Thuốc nhuộm metylen xanh

Metylen xanhlà một loại thuốc nhuộm bazơ cation, nó được sửdụng phổ biến

trong công nghiệp dệt nhuộm,làm chất chỉ thị và thuốc trong y học. Đây là một chất

khó phân hủy khi thải ra môi trường nước, gây mất vẻ đẹp mĩ quan, ảnh hưởng xấu

đến quá trình sản xuất và sinh hoạt.

Metylen xanh là một hợp chất hóa học thơm dị vòng có công thức phân tử là:

C16H18N3SCl. Công thức cấu tạo như sau:

Hình 1.6: Công thức cấu tạo của metylen xanh

Phân tử gam: 319,85 g/mol; Nhiệt độ nóng chảy: 100 - 110 °C. Khi tồn tại

dưới dạng ngậm nước (C16H18N3SCl.3H2O) trong điều kiện tự nhiên, khối lượng

phân tử củametylen xanh là 373,9 g/mol [16].

Metylen xanh (MB) là một chất màu thuộc họ thiôzin, phân ly dưới dạng

cation MB+ là C16H18N3S+:

Hình 1.7: Công thức cấu tạo của MB+

Metylen xanh là một chất tinh thể màu xanh lục, có ánh kim, tan nhiều trong

nước, etanol. Trong hóa học phân tích, metylen xanh được sử dụng như một chất

chỉ thị với thế oxi hóa khử tiêu chuẩn là 0,01V. Dung dịch của chất này có màu

xanh khi trong môi trường oxi hóa, nhưng sẽ chuyển sang không màu nếu tiếp xúc

với một chất khử. Metylen xanhđã được sử dụng làm chất chỉ thị để phân tích một

số nguyên tố theo phương pháp động học [16].

Thuốc nhuộm metyl da cam

Metyl da cam là một monoazo thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm,

dệt may và các ngành công nghiệp khác. Metyl da cam có thể gây các bệnh về mắt,

đường hô hấp, đường tiêu hóa [14].

Metyl da cam hay còn gọi là heliantin, bột màu vàng da cam, tan trong nước

không tan trong etanol. Dung dịch trong nước dùng làm chỉ thị chuẩn độ axit - bazơ,

có màu hồng trong môi trường axit, màu vàng da cam trong môi trường kiềm,

khoảng pH chuyển màu: 3,1 - 4,4.

Công thức phân tử: C H N O SNa

Công thức cấu tạo:

Metyl da cam: là chất hữu cơ có tính chất lưỡng tính với hằng số axit Ka=4.10

Trong môi trường kiềm và trung tính, nó có màu vàng là màu của anion:

Trong môi trường axit, anion này kết hợp với proton (H ) chuyển thành

cation màu đỏ:

1.4. Tiềm năng quặng sắt của Việt Nam

Ở Việt Nam, quặng sắt phân bố rất rộng rãi và dễ khai thác, đó là các mỏ: mỏ

sắt Trại Cau, Quang Trung, Linh Nham, Tiến Bộ (Thái Nguyên), Quý Xa (Yên

Bái), Mộ Đức (Quảng Ngãi), Phú Thọ, Cao Bằng. Gần đây, mỏ Thạch Khê (Hà

Tĩnh) được cho là lớn nhất Đông Nam Á với trữ lượng khoảng 500 triệu tấn đã bắt

đầu được khai thác [8].

Căn cứ vào các khoáng vật chính tạo quặng mà phân ra các kiểu công nghiệp

chủ yếu của quặng sắt sau đây: quặng manhetit (sắt từ) FeO.Fe2O3 (72,4% Fe);

quặng hematit (Sắt đỏ, xpecularit, lepidomelan) Fe2O3 (70% Fe); quặng sắt nâu

(limonit) Fe2O3.nH2O (n = 1÷1,5; 59,8% Fe); quặng xiderit FeCO3 (48,3% Fe);

quặng Silicat (Samozit) 4FeO.Al2O3.3SiO2.4H2O và titanomahetit – quặng tổng hợp

có thành phần chủ yếu là sắt, vanadi và titan [8].

Về giá thành, quặng sắt được bán trên thị trường với giá từ 100 –

200USD/tấn, tương đương với 2-4 triệu đồng Việt Nam/tấn. Với giá thành như vậy

cùng với trữ lượng lớn được phân bố ngay trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên quặng sắt

rất thích hợp để xử lí môi trường.

1.5. Một số hƣớng nghiên cứu hấp phụ metylen xanh và metyl da cam

Các nghiên cứu về sự hấp phụmetylen xanh và metyl da ca trên các vật liệu

hấp phụ khác nhau trước đây đã được nghiên cứu rộng rãi. Tuy nhiên, hầu hết các

nghiên cứu đều dựa trên sự hấp phụ của các vật liệu đắt tiền, ít phổ biến (ví dụ: than

hoạt tính, các bon nano đơn vách…). Vì vậy, trong những năm gần đây nhiều

nghiên cứu đã được thực hiện nhằm tìm ra những vật liệu hấp phụ có chi phí thấp

tận dụng được những phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp hoặc chất thải để loại bỏ

một số hợp chất hữu cơ nói chung và metylen xanh và metyl da cam nói riêng.

Những lợi thế chính của các vật liệu này bao gồm: chi phí thấp, hiệu quả cao, giảm

thiểu bùn hóa học hoặc sinh học.

1.5.1. Một số hƣớng nghiên cứu hấp phụ metylen xanh

Kumar và các cộng sự [25] đã nghiên cứu các cơ chế hấp phụ metylen xanh

củatro bay và chứng minh rằng tro bay có thể được sử dụng như một vật liệu hấp

phụ đểloại bỏ metylen xanh từ dung dịch nước của nó.

Vadilvelan và các cộng sự [29] đã nghiên cứu trạng thái cân bằng, động lực

học hấp phụ, cơ chế hấp phụ metylen xanhtrên trấu và thấy rằng động học hấp phụ

của quá trình hấp phụ này tuân theo phương trình động học bậc 2 của Lagegren.

Nhóm nghiên cứu của Ghosh [21] đã tiến hành chế tạo vật liệu hấp phụ từ

cao lanh. Nghiên cứu này cho thấy cao lanh có thể có hiệu quả trong việc loại bỏ

metylen xanh ở nồng độ tương đối thấp từ môi trường nước.

Trong khi đó Senthikumaar và các cộng sự [28] tiến hành nghiên cứu sự hấp

phụ metylen xanh lên sợi cacbon và sợi đay và nó được mô tả khá tốt theo mô hình

đẳng nhiệt Langmuir.

Gurses và các cộng sự [19] nghiên cứu việc loại bỏ metylen xanh bằng đất

sét và quan sát thấy rằng khả năng hấp phụmetylen xanh của đất sét giảm khi nhiệt

độ tăng. Sự hấp phụ này có thể đạt cân bằng hấp phụ sau 1 giờ.

Battacharyya và cộng sự [24] dựa trên lượng bã thải chè lớn phát sinh từ các

hộ gia đình ở Bangladesh đã nghiên cứu và tiến hành đề xuất quy trình xử lí bã thải

chè thành vật liệu hấp phụ. Kết quả thu được dung lượng hấp phụ cực đại đạt là

85,16 mg/g của metylen xanhcao hơn so với khả năng hấp phụ của một số vật liệu

hấp phụ được nghiên cứu gần đây. Cân bằng hấp phụ đạt được trong vòng 5 giờ cho

nồng độ metylen xanh là 20-50 mg/l.

Một số tác giả cũng tiến hành nghiên cứu khả năng hấp phụ metylen xanh

trên các loại vật liệu hấp phụ khác nhau như: sợi thủy tinh, đá bọt, bề mặt thép

không gỉ, đá trân châu, vỏ tỏi…. Kết quả thu được cho thấy khả năng hấp phụ của

các vật liệu hấp phụ đối với metylen xanh cho hiệu suất khá cao.

1.5.2. Một số hƣớng nghiên cứu hấp phụ metyl da cam

Trung tâm trắc quang và kỹ thuật tài nguyên môi trường An Giang đã nghiên

cứu và chứng minh được khả năng hấp phụ metyl da cam của tro trấu từ lò đốt gạch

thủ công với 200mg tro trấu (đã hoạt hoá với hàm lượng HF trong dung dịch là 10%

thể tích) có khả năng loại bỏ 99% metyl da cam từ 50ml dung dịch metyl da cam

(10mg/l) với thời gian hấp phụ là 30 phút, ở pH =5. Với metyl da cam thì ngoài các

vật liệu chế tạo từ phụ phẩm nông nghiệp còn có thể dùng hệ tác chất H2O2/OMS-2

để hấpphụ, hiệu suất xử lý sau 60 phút là 83-84% [15].

Trường Đại học Bách khoa và Viện Công nghệ hóa học đã nghiên cứu chế

tạo than hoạt tính từ tính dạng sợi có cấu trúc lỗ xốp từ tính bằng phương pháp kết

hợp hoạt hóa với từ hóa từ sợi cây dứa bà (dứa mỹ). Sợi dứa bà được hoạt hóa kết

hợp từ hóa với muối sắt trong axit nitric ở nhiệt độ cao, sau đó thử nghiệm khả năng

hấp thụ của chúng với một số chất hữu cơ trong dung dịch nước. Kết quả cho thấy,

than hoạt tính từ tính dạng sợi được chế tạo bằng phương pháp mới có khả năng hấp

phụ metyl da cam và phenol trong dung dịch nước cao hơn so với than hoạt tính gáo

dừa thương phẩm. Từ tính cao của than hoạt tính dạng sợi còn cho phép tách than

khỏi dung dịch một cách triệt để và dễ dàng khỏi dung dịch bằng hệ lọc từ, mở

ra triển vọng cải tiến công nghệ xử lý nước bằng vật liệu hấp phụ có từ tính và

hệ lọc từ.

Một số công trình nghiên cứu xử lí đồng thời cả metyl da cam và metylen xanh

để tách loại chúng ra khỏi nước. Một nhóm các nhà hóa học Đài Loan đã nghiên

cứu chế tạo thành công VLHP từ vỏ cam,vỏ chuối để hấp phụ các loại phẩm nhuộm

như: metyl da cam, metylen xanh, metyl tím, công gô đỏ.Nguyên cứu của Ngô Thị

Lan Anh đã tiến hành chế tạo vật liệu hấp phụ từ bã mía hấp phụ đồng thời metylen

xanh và metyl da cam và được mô tả khá tốt theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir [1].

1.6. Giới thiệu về phƣơng pháp phân tích trắc quang

Phân tích trắc quang là các phương pháp phân tích quang học dựa trên việc

đo độ hấp thụ năng lượng ánh sáng của một chất xác định ở một vùng phổ nhất

định. Trong phương pháp này, chất cần phân tích được chuyển thành một hợp chất

có khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng, hàm lượng của chất được xác định bằng

cách đo độ hấp thụ năng lượng ánh sáng của hợp chất màu.

Phân tích trắc quang là một phương pháp phân tích hóa lí phổ biến và quan

trọng để xác định hàm lượng của các nguyên tố, các chất, các hợp chất trong nhiều

đối tượng phân tích khác nhau.

Ví dụ: để kiểm tra các quá trình sản xuất công nghiệp trong hóa học, công

nghiệp luyện kim, để nghiên cứu địa chất điều tra cơ bản, nghiên cứu sinh học, y

học, khoáng vật học…

Phương pháp phân tích trắc quang do có độ nhạy, độ chính xác, độ chọn lọc

khá cao nên thường được dùng để xác định hàm lượng nhỏ, trung bình và hàm

lượng lớn của các nguyên tố của các đối tượng phân tích trong nhiều đối tượng

phân tích.

Phương pháp này thực hiện nhanh, thuận lợi, thiết bị đơn giản và dễ tự động

hóa nên được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm nghiên cứu khoa học, phòng

thí nghiệm nhà máy…

Các công trình khoa học đăng trên các báo tạp chí thì phương pháp trắc

quang chiếm 40% tổng số các công trình được công bố [12].

Trong phương pháp này phản ứng hóa học tạo ra hợp chất màu đóng vai trò

quan trọng, nó quyết định độ nhạy, độ chính xác, độ chọn lọc và thời gian phân tích.

Ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến vài nét của phương pháp trắc quang nhằm

làm sáng tỏ hơn những vấn đề sẽ được trình bày trong phần thực nghiệm.

1.6.1. Cơ sở của phƣơng pháp phân tích trắc quang

Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích trắc quang là muốn xác định

một cấu tử X nào đó, chuyển nó thành hợp chất có khả năng hấp thụ ánh sáng rồi đo

độ hấp thụ ánh sáng của nó và suy ra hàm lượng chất cần xác định X.

Cơ sở của phương pháp là định luật hấp thụ năng lượng ánh sáng Bouguer-

Lambert-Beer. Biểu thức của định luật:

A = lg = LC (1.11)

Trong đó:

I , I lần lượt là cường độ của ánh sáng đi vào và ra khỏi dung dịch.

L là bề dày của dung dịch ánh sáng đi qua.

C là nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch

là hệ số hấp thụ mol phân tử, nó phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ

ánh sáng và bước sóng của ánh sáng tới ( =f( )).

Như vậy độ hấp thụ quang A một hàm của các đại lượng: bước sóng, bề dày

của dung dịch và nồng độ của chất hấp thụ ánh sáng.

A=f( ,L,C) (1.12)

Do đó nếu đo A tại một bước sóng nhất định với cuvet có bề dày L xác

định thì đường biểu diễn A=f(C) phải có dạng y = ax là một đường thẳng. Tuy

nhiên do những yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ năng lượng ánh sáng của dung

dịch (bước sóng của ánh sáng tới, sự pha loãng dung dịch, nồng độ H , sự có mặt

của các ion lạ) nên đồ thị không có dạng đường thẳng với mọi giá trị của nồng độ.

Do vậy biểu thức (1.13) có dạng:

A = k L(C ) (1.13)

Trong đó:

C : nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch.

K: hằng số thực nghiệm.

b: hằng số có giá trị 0 < b 1. Nó là một hệ số gắn liền với nồng độ C

Khi C nhỏ thì b=1, khi C lớn thì b < 1.

Đối với một chất phân tích trong một dung môi xác định và trong một cuvet

có bề dày xác định thì = const và K = k L ta có:

A = K.C (1.14)

Phương trình (1.16) là cơ sở để định lượng các chất theo phương pháp phổ

hấp thụ quang phân tử UV-Vis (phương pháp trắc quang). Trong phân tích người ta

chỉ dùng phổ nồng độ tuyến tính giữa A và C, vùng tuyến tính này rộng hay hẹp phụ

thuộc vào bản chất của chất hấp thụ quang của mỗi chất và điều kiện thực nghiệm

[6], [10].

1.6.2. Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng bằng trắc quang

Có nhiều phương pháp khác nhau để định lượng bằng phương pháp trắc

quang. Từ các phương pháp đơn giản không cần máy móc như: phương pháp so

màu bằng mắt, phương pháp dãy chuẩn nhìn màu… các phương pháp này đơn giản

không cần máy móc phức tạp nhưng chỉ xác định được nồng độ gần đúng của chất

cần định lượng, nó thích hợp cho việc kiểm tra ngưỡng cho phép của một chất nào

đó có đạt hay không. Các phương pháp phải sử dụng máy quang phổ như: phương

pháp đường chuẩn, phương pháp dãy tiêu chuẩn, phương pháp cân bằng, phương

pháp thêm, phương pháp vi sai phân tích định lượng bằng trắc quang… có rất nhiều

phương pháp nhưng tùy theo điều kiện đối tượng cụ thể mà ta chọn phương pháp

thích hợp. Trong đề tài này, tôi chọn phương pháp đường chuẩn để định lượng

metyl da cam.

Phương pháp đường chuẩn: Từ phương trình cơ sở A = K.(C ) về nguyên

tắc, để xây dựng một đường chuẩn phục vụ cho việc định lượng một chất trước hết

phải pha chế một dung dịch chuẩn có nồng độ hấp thụ ánh sáng nằm trong vùng

nồng độ tuyến tính (b=1). Tiến hành đo độ hấp thụ quang của dãy dung dịch chuẩn

đó. Từ các giá trị độ hấp thụ quang đo được dựng đồ thị A = f (C). Ta được đường

chuẩn có dạng đường thẳng đi qua gốc tọa độ.

Sau khi có đường chuẩn, pha chế các dung dịch cần xác định trong điều kiện

giống như xây dựng đường chuẩn. Đo độ hấp thụ quang A của chúng với điều kiện

như khi xây dựng đường chuẩn (cùng dung dịch so sánh, cùng cuvet, cùng bước

sóng) được giá trị A . Áp các giá trị đo được vào đường chuẩn sẽ tìm được các giá

trị nồng độ C tương ứng [6].

1.7. Một số phƣơng pháp nghiên cứu đặc trƣng vật liệu.

1.7.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD)

Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể

của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên cực đại và cực tiểu

nhiễu xạ. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn là nhiễu xạ tia X) được sử dụng

để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu ...xét về bản chất vật lý, nhiễu xạ tia X cũng

gần với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phổ nhiễu xạ là do sự khác nhau

về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện tử và nguyên tử.

Hiện tượng các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn, tính tuần hoàn

dẫn đến việc các mặt tinh thể đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ.

Khi chiếu một chùm tia X vào tinh thể, điện trường của tia X sẽ tương tác

với các nguyên tử nằm trong mạng tinh thể tạo ra các tia khuếch tán. Sự giao thoa

của các tia khuếch tán sau khi đi qua tinh thể được gọi là sự nhiễu xạ.

Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen là một phương pháp hiệu quả dùng để xác

định đặc trưng lý hóa của vật liệu và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học

và công nghệ. Phương pháp này dùng để phân tích pha: kiểu và lượng pha có mặt

trong mẫu, ô mạng cơ sở, cấu trúc tinh thể, kích thước hạt, sức căng cũng như phân

bố electron. Khoảng cách d giữa các mặt mạng tinh thể liên hệ với góc có nhiễu

xạ cực đại và chiều dài bước sóng tia X theo phương trình Vulff- Bragg :

n = 2d.sin (1.15)

Trong đó:

n: bậc phản xạ; n có các giá trị nguyên n = 1, 2 ,3…

: chiều dài bước sóng tia X

d: khoảng cách giữa hai mặt tinh thể

: góc giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ

Phương trình Vulff - Bragg mô tả điều kiện nhiễu xạ và được xem là

phương trình cơ bản trong nghiên cứu cấu trúc bằng tia X. Phương pháp nhiễu xạ

Rơnghen phân tích cấu trúc vật liệu được tiến hành trên thiết bị Siemen D5000

Difractometer tại Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

1.7.2. Phƣơng pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET)

Hiện nay phương pháp BET được ứng dụng rất phổ biến để xác định diện

tích bề mặt riêng của các chất hấp phụ rắn.

Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng phương trình BET ở dạng sau:

(1.16)

Trong đó:

- V là thể tích chất bị hấp phụ tính cho một gam chất rắn.

- Vm là thể tích chất hấp phụ cần thiết để tạo một lớp đơn phân tử chất bị hấp

phụ trên bề mặt một gam chất ở áp suất cân bằng P.

- C là hằng số BET.

- V/Vm =  được gọi là phần bề mặt bị hấp phụ.

Phương pháp BET nói chung có thể áp dụng để xác định bề mặt riêng của tất

cả chất rắn, miễn là áp suất tương đối P/P0 nằm trong khoảng 0,05-0,3 và hằng

sốC>1. Phương pháp BET xác định diện tích bề mặt được đo tại Khoa Hóa học

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.

1.7.3. Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

Nguyên tắc của phương pháp hiển vi điện tử quét là dùng chùm điện tử quét

lên bề mặt mẫu vật và thu lại chùm tia phản xạ. Qua việc xử lý chùm tia phản xạ

này, có thể thu được những thông tin về hình ảnh bề mặt mẫu để tạo ảnh của mẫu

nghiên cứu.

Phương pháp kính hiển vi điện tử quét cho phép quan sát mẫu với độ phóng

đại rất lớn, từ hàng nghìn đến hàng chục nghìn lần.

Chùm điện tử được tạo ra từ catot qua hai tụ quang sẽ được hội tụ lên mẫu

nghiên cứu. Chùm điện tử đập vào mẫu phát ra các điện tử phản xạ thứ cấp. Mỗi

điện tử phát ra này qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đổi thành tín hiệu sáng,

chúng được khuếch đại đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màn hình.

Mỗi điểm trên mẫu nghiên cứu cho một điểm trên màn hình. Độ sáng tối trên

màn hình phụ thuộc lượng điện tử thứ cấp phát ra tới bộ thu, đồng thời còn phụ

thuộc bề mặt của mẫu nghiên cứu. Ưu điểm của phương pháp SEM là có thể thu

được bức ảnh ba chiều rõ nét và không đòi hỏi khâu chuẩn bị mẫu quá phức tạp.Tuy

nhiên phương pháp này cho độ phóng đại nhỏ hơn phương pháp TEM.

Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) được đo tạiViện Hàn lâm Khoa học

và Công nghệ Việt Nam.

Chƣơng 2

THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.1.1. Thiết bị

Cân điện tử 4 số Precisa XT 120A- Switland, máy đo pH Precisa 900 (Thuỵ

Sĩ), tủ sấy Jeitech (Hàn Quốc), lò nung, máy lắc, máy quang phổ hấp thụ phân tử

UV mini 1240 (Shimadzu - Nhật Bả , ủy tinh, bếp

công phá mẫu, bình chịu nhiệt...

Nước cất, HNO3 đặc, MnCl2.4H2O, NaOH 0,01M, HCl 0,01M, H2O2 30%,

metylen xanh, metyl da cam. Tất cả các hóa chất nói trên đều có độ tinh khiết PA.

2.2. Chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu được sử dụng trong đề tài này là quặng sắt lấy ở mỏ quặng sắt

Trại Cau - tỉnh Thái Nguyên (kí hiệu là NL) được rửa sạch bằng nước cất, sấy khô,

rồi nghiền nhỏ bằng máy nghiền bi, phân loại hạt với kích thước d ≤ 63 µm.

Thành phần pha của nguyên liệu và vật liệu chế tạo được xác định bằng

phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) trên máySiemen D5000 Difractometer tại Viện

Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam với chế độ đo: ống phát xạ tia X bằng

Cu, bước sóng λ = 0,15406 nm, điện áp 40kV, cường độ dòng điện 40mA, nhiệt độ

250C, góc quét 2θ =10-750, bước quét 0,030/s.

Kết quả ghi giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) của nguyên liệu được trình bày

trong hình 2.1

Hình 2.1: Giản đồ XRD của nguyên liệu

Nhận xét: Kết quả hình 2.1 cho thấy trên giản đồ XRD của NL có hematit -

Fe2O3 mang mã số 33-0664và goethite - FeO(OH) mang mã số 29-0713,không xuất

hiện pha nào có chứa Mn.

2.3. Xác định thành phần hoá học của quặng

Cân chính xác 0,5000g quặng cho vào cốc 100ml, thấm ướt bằng nước cất. Thêm vào đó 10ml HNO3 đặc, đun cách thuỷ ở 800C 900C trong thời gian 2giờ. Để

nguội trong khoảng 15phút sau đó thêm 3ml H2O2 30%. Đun hỗn hợp cũng ở khoảng

nhiệt độ trên thêm 1 giờ nữa. Sau đó thêm 1ml HNO3 và 1ml H2O2 30% đun đến khi

dung dịch mất màu là được. Sau đó lọc sạch dung dịch, loại bỏ cặn trong dung dịch, rồi

định mức dung dịch trong bình định mức 50ml, sau đó đi xác định hàm lượng % các

chất như: Fe, Mn,… Thí nghiệm này được tiến hành lặp lại 3 lần.

Hàm lượng kim loại có trong quặng được tính theo công thức sau:

= (2.1) Cm =

Trong đó:

Cm: là hàm lượng kim loại có trong quặng (mg/kg khô)

V dm: thể tích dung dịch khi định mức mẫu phân tích (ml)

C: Nồng độ dung dịch phân tích (mg/l)

Vdm/1000: thể tích quy đổi theo đơn vị lít ( l )

Md: khối lượng quặng đem phân tích (g)

Md/1000: thể tích quy đổi theo đơn vị kg

Dung dịch thu được sau lọc đem đo phổ hấp thụ nguyên tử tại Trung Tâm Y

tế dự phòng tỉnh Thái Nguyên ta thu được kết quả như sau:

Bảng 2.1:Thành phần hóa học chính của quặng Sắt Trại Cau-Thái Nguyên

% Khối lƣợng %Fe %Mn %khác %SiO2

51,23 0,025 10,265 38,48 Lần 1

52,04 0,0265 9,5835 38,35 Lần 2

53,24 0,0247 8,4753 38,26 Lần 3

52,17 0,0254 9,4413 38,39 Trung bình

Nhận xét: Từ bảng số liệu bảng 2.1 cho thấy hàm lượngsắt có trong quặng là

tương đối lớn, chiếm hơn một nửa thành phần khối lượng quặng, còn mangan thì

tương đối nhỏ chỉ chiếm chưa đến 0,1%. Như vậy khi ta đưa thêm mangan vào

quặng để chế tạo VLHP thì lượng mangan trong quặng không làm ảnh hưởngđáng

kể đến tỉ lệ giữa Fe và Mn(khi tính toán tỉ lệ Fe, Mn để chế tạo VLHP ta bỏ qua

lượng mangan có trong quặng).

2.4. Chế tạo một số mẫu vật liệu hấp phụ

Nhằm nâng cao khả năng hấp phụ, nguyên liệu được biến tính bằng mangan

oxit với các tỉ lệ mol Mn và Fe là 1:3; 1:2; 2:3 (trong đó Mn từ MnCl2.4H2O;Fe từ

quặng sắt Trại Cau-Thái Nguyên) theo phương pháp kết tủa.

Kí hiệu các vật liệu hấp phụ chế tạo được ghi ở bảng 2.2:

Bảng 2.2: Kí hiệu các VLHP chế tạo đƣợc

2: 3 1 : 2 1: 3 Tỉ lệ mol Mn:Fe

Kí hiệu VLHP M1 M2 M3

*Cách tiến hànhnhư sau:

- Tính toán và cân chính xác một lượng nguyên liệu (NL), MnCl2.4H2O theo

các tỉ lệ Mn : Fe cần nghiên cứu.

- Đưa NL vào dung dịch MnCl2 1M.

- Kết tủa MnCl2 trên bằng dung dịch NaOH 10% đến pH = 9÷10, đồng thời

đưa thêm dung dịch H2O2 30%[7].

- Lọc rửa phần rắn bằng nước cất đến pH ~7, sấy khô trong khoảng 800C rồi nung ở 2000C trong 2 giờ.

- Làm nguội

- Nghiền mịn.

- Rây đến kích thước d ≤ 63 µm

Toàn bộ quá trình chế tạo VLHP có thể được biểu diễn bằng sơ đồhình 2.2:

MnCl2.4H2O

+ H2O2 30%

+ NaOH 10% đến pH = 9÷10

+H2O + NL Dung dịch và NL Mn Dung dịch MnCl2

Sấy khô Lọc, rửa bằng nước cất đếnpH=7 Nung

VLHP

Rây

Làm nguội

Nghiền

Hình 2.2 : Quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ

2.5. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ

2.5.1. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ của metylen xanh

Tiến hành lập đường chuẩn theo các bước sau:

- Cân chính xác 0,025g metylen xanh trên cân điện tử 4 số Precisa XT 120A

- Switland (Thụy Sỹ).

- Pha lượng metylen xanh trên vào bình định mức 500ml ta được dung dịch

gốc có nồng độ 50 mg/l.

- Từ dung dịch gốc trên pha thành các dung dịch có nồng độ 5mg/l; 4mg/l;

3mg/l; 2mg/l; 1mg/l; 0,5mg/l.

Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch trên ở bước sóng nm theo

thứ tự: mẫu trắng, dung dịch có nồng độ từ thấp đến cao.Với sự hỗ trợ của hệ thống

máy đo quang và phần mềm ta có kết quả được ghi ở bảng 2.3 và lập được đường

chuẩn của metylen xanh ở hình 2.3.

Bảng 2.3: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metylen xanh

với các nồng độ khác nhau

1 2 4 5 6 3 STT

0,5 1,0 3,0 4,0 5,0 2 C(mg/g)

0.9

y = 0.176x - 0.005 R² = 0.998

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0,0868 0,1730 0,3339 0,5276 0,7166 0,8688 Abs

s b A

0.3

0.2

0.1

C(mg/l)

Hình 2.3: Đồ thị đƣờng chuẩn xác định nồng độ metylen xanh

2.5.2. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ của metyl da cam

Tiến hành tương tự như trên với metyl da cam từ dung dịch gốc có nồng độ

50mg/l pha thành các dung dịch có nồng độ 50mg/l; 40mg/l; 30mg/l; 20mg/l;

10mg/l; 5mg/l; 2mg/l.Dùng dung dịch NaOH 0,01M và HCl 0,01M để điều chỉnh

môi trường của các dung dịch đến pH = 1,5. Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch

trên ở bước sóng =456,5nm theo thứ tự: mẫu trắng, dung dịch có nồng độ từ thấp

đến cao.Với sự hỗ trợ của hệ thống máy đo quang và phần mềm ta có kết quả được

ghi ở bảng 2.4 và lập được đường chuẩn của metyl da cam ở hình 2.4.

Bảng 2.4: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metyl da cam

với các nồng độ khác nhau

1 2 3 4 5 6 7 STT

2 5 10 20 30 40 50 C(mg/g)

2.5

y = 0.059x + 0.021 R² = 0.999

1.5

0,1305 0,3145 0,6289 1,2268 1,8199 2,3984 2,9881 Abs

s b A

0.5

20 C(mg/l)

Hình 2.4: Đƣờng chuẩn xác định nồng độ metyl da cam.

2.6. Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ của NL và các mẫu VLHP chế tạo đƣợc

Chúng tôi tiến hành khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ của NL và các VLHP

M1, M2, M3 với metylen xanh và metyl da cam, từ đó chọn mẫu có khả năng hấp phụ tốt nhất. Cách tiến hành như sau:

Cân chính xác 0,2g các mẫu NL, VLHP M1, VLHP M2, VLHP M3 vào bình tam giác dung tích 100ml. Cho vào mỗi bình tam giác đó riêng biệt 25ml dung dịch

metylen xanh và metyl da cam có nồng độ lần lượt là 51,012mg/l; 49,568mg/l. Tiến hành lắc trên máy lắc trong khoảng thời gian 120phút ở nhiệt độ phòng(~25oC) với

tốc độ lắc 200vòng/phút. Sau đó, xác định nồng độ còn lại metylen xanh và metyl

da cam trong dung dịch sau hấp phụ.

Bảng 2.5: Số liệu đánh giá khả năng hấp phụ của NL và các VLHP đối với

metylen xanh và metyl da cam

Tên mẫu q (mg/g) H(%) Tên thuốc nhuộm C0 (mg/l) Ccb (mg/l)

Metylen xanh 51,012 47,434 0,447 7,01 NL Metyl da cam 49,568 45,289 0,535 8,63

Metylen xanh 51,012 11,943 4,884 76,59

VLHP M1 Metyl da cam 49,568 10,563 4,876 78,69

Metylen xanh 51,012 15,129 4,485 70,34

VLHP M2 Metyl da cam 49,568 12,456 4,639 74,87

Metylen xanh 51,012 4,034 5,872 92,09

VLHP M3 Metyl da cam 49,568 2,567 5,875 94,82

94.82

92.09

Metylen xanh

Từ số liệu ở bảng 2.5 ta có đồ thị hình 2.5:

H(%) 100

78.69

74.87

76.59

Metyl da cam

70.34

8.63

7.01

Tên VLHP

VLHP M1

VLHP M2

VLHP M3

Hình 2.5:Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ metylen xanh và metyl da cam của

NL và các mẫu VLHP

Nhận xét: Từ kết quả ở bảng 2.5 và hình 2.5 cho thấy trong cùng điều kiện,

khả năng hấp phụ của VLHP M1, VLHP M2, VLHP M3 đều cao hơn nguyên

liệu.Điều này cho thấy hiệu quả của việc đưa mangan vào nguyên liệu để có VLHP

đã làm tăng đáng kể khả năng hấp phụ,trong đó mẫu VLHP M3 cho dung lượng và

hiệu suất hấp phụ cao nhất, do đó chúng tôi chọnM3(tỉ lệ mol Mn:Fe = 1:3) cho các

thí nghiệm tiếp theo.

2.7. Khảo sát ảnh hƣởng các yếu tố đến quá trình chế tạo vật liệu hấp phụ

2.7.1. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian nung

Khi khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung đến quá trình chế tạo vật liệu, chúng tôinung mẫu có tỉ lệ mol Mn:Fe=1:3ở 2000Clần lượt trong 1giờ, 2giờ,

3 giờ. Sau đó tiến hành ghi giản đồ XRD của mẫu. Kết quả được chỉ ra ở các hình

2.6, 2.7, 2.8.

Hình 2.6: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 2000C trong 1 giờ

Hình 2.7: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 2000C trong 2 giờ

Hình 2.8: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 2000C trong 3 giờ

Nhận xét:Kết quả hình 2.6 cho thấy trên giản đồ XRD mẫu VLHP M3 khi nung ở nhiệt độ 2000C trong 1giờ vẫn chỉ có hematit và goethitelà pha của nguyên

liệu mà chưa xuất hiện pha chứa Mn (hình 2.1). Mẫu VLHP M3 khi nung ở 2giờ, 3

giờ thì ngoài pha của nguyên liệu đềuđã xuất hiện pha chứa Mn và Mn tồn tại ở

dạng đơn pha MnO2 mang mã số 42-1316 (hình 2.7, 2.8). Do đó, chúng tôi chọn

thời gian nung là 2 giờ để khảo sát yếu tố ảnh hưởng tiếp theo.

2.7.2. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ nung

Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình chế tạo vật liệu, chúng tôinung mẫu VLHP M3lần lượtở 1500C, 2000C, 2500C, 3000C, 4000Ctrong 2giờ.

Sau đó tiến hành ghi giản đồ XRD của mẫu. Kết quả được chỉ ra ở các hình 2.9,

2.10, 2.11, 2.12, 2.13.

Hình 2.9: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 1500C trong 2 giờ

Hình 2.10: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 2000C trong 2 giờ

Hình 2.11: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 2500C trong 2 giờ

Hình 2.12: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 3000C trong 2 giờ

Hình 2.13: Giản đồ XRD mẫu VLHP M3 nung ở 4000C trong 2 giờ

Nhận xét: Kết quả ở các hình 2.9, 2.10, 2.11, 2.12, 2.13 cho thấy trên giản đồ XRD mẫu VLHP M3 khi nung ởcác nhiệt độ1500C, 2000C, 2500C, 3000C,4000Ctrong2 giờ đều có hematit và goethite là pha của nguyên liệu (hình 2.1). Mẫu VLHP M3 khi nung ở 1500C chưa xuất hiện pha của MnO2(hình 2.9). Khi tăng nhiệt độ nung đến 2000Cngoài pha của nguyên liệu đã xuất hiện pha chứa Mn

đưa vào mẫu, tồn tại ở dạng đơn phaMnO2 với mã số là 42-1316.Khi tiếp tục tăng

nhiệt độ nung, ngoài pha của nguyên liệu và pha củaMnO2như trên thì nung ở 2500C (hình 2.11)và 3000C (hình 2.12) đều thu được kết quả giống nhau là xuất hiện thêm pha của Mn tồn tạiở dạng Mn2O3. Nung ở4000C (hình 2.13) xuất hiện thêm hợp chất của Fe và Mn tồn tại dạng (Mn, Fe)2O3. Như vậy, khi nung mẫu M3 ở 2000C trong 2giờ đã xuất hiện đơn pha của MnO2, khi nhiệt độ nung tăng thêm thì

MnO2 không còn tồn tại dạng đơn pha nữa mà đã xuất hiện thêm các hợp chất khác của Mn. Vìvậy, chúngtôi chọn nhiệt độ nung là 2000C, thời gian nung là2giờ để chế

tạo VLHP.

2.8. Một số đặc trƣng của VLHP M3

2.8.1. Diện tích bề mặt riêng

Diện tích bề mặt riêng của vật liệu được xác định theo phương pháp BET

trên máy TriStar 3000-Micromeritics (USA) tại khoa Hóa học - Đại học Sư Phạm

Hà Nội.

3là 16,7m²/g (phụ lục).

Kết quả đo diện tích bề mặt riêng theo phương pháp BET của mẫu VLHP M-

2.8.2. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)

Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của VLHP M3được chụp ở Viện Vật liệu

thuộc Viện Hàn lâmKhoa học và Công nghệ Việt Nam.

Hình 2.14: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của VLHP M3

Nhận xét:Từ hình 2.14 thấy VLHP M3cónhiều hình dạng khác nhau, kích

thướckhông đồng đều.

2.8.3.Xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo đƣợc

Chuẩn bị các dung dịch NaCl 0,1M có pH tăng dần từ 1 đến 12. Lấy 11 bình

nón cho vào mỗi bình 0,2g VLHP. Sau đó cho lần lượt vào các bình nón 100ml

dung dịch có pH tăng dần đã chuẩn bị sẵn. Để trong vòng 24 giờ, rồi sau đó đem lọc

lấy dung dịch và xác định lại pH (pHf) của các dung dịch trên. Sự chênh lệch giữa

pH ban đầu (pHi)và pH cân bằng (pHf)làΔpH = pHi- pHf, vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ

thuộc của ΔpH vào pHi, điểm giao nhau của đường cong với tọa độ mà tại đó giá trị

ΔpH = 0 cho ta điểm đẳng điện cần xác định.

Kết quả xác định điểm đẳng điện của VLHP M3 được chỉ ra ở hình 2.15

Bảng 2.6: Số liệu xác định điểm đẳng điện của VLHP M3

Stt ΔpH = pHi - pHf pHi pHf

1,85 -2,09 3,94 1

2,83 -2,88 5,71 2

3,86 -1,78 5,64 3

5,02 -0,62 5,64 4

5,95 0,52 5,23 5

7,08 1,82 5,26 6

8,01 2,95 5,06 7

9,05 3,66 5,39 8

10 5,42 4,58 9

11,39 5,37 6,02 10

12,05 1,24 10,81 11

H p Δ

-2

-4

pHi

Hình 2.15: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP M3

Nhận xét: Từ kết quả ở hình 2.15 ta thấy điểm đẳng điện của VLHP M3 là pI

=5,5. Điều này cho thấy khi pH < pI thì bề mặt VLHP tích điện dương, khi pH > pI

thì bề mặt VLHP tích điện âm.

2.9. Khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ metylen xanh,

metyl da cam của VLHPM3

2.9.1. Khảo sát ảnh hƣởng của pH

Lấy các bình tam giác dung tích 100mg/l có đánh số thứ tự, mỗi bình chứa

0,2g VLHP M3 và 25ml dung dịch metylen xanh có nồng độ 112,06mg/l. Dùng

dung dịch NaOH 0,01M và HCl 0,01M để điều chỉnh pH của các dung dịch đến các

giá trị tương ứng là 2,02; 3,02; 4,01; 5,11; 6,10; 7,10; 8,00; 9,02;10,01; 11,1. Tiến hành lắc các mẫu trên với tốc độ 200vòng/phút ở nhiệt độ phòng (~25oC) với thời

gian 120 phút, sau đó xác định nồng độ metylen xanh sau hấp phụ trong điều kiện

giống như khi xây dựng đường chuẩn. Kết quả được trình bày ở bảng 2.7 và hình

2.16.

trên với0,1g VLHP M3 vàdung dịch metyl da cam có

nồng độ 107,36mg/l. Dùng dung dịch NaOH 0,01M và HCl 0,01M để điều chỉnh

pH của các dung dịch đến các giá trị tương ứng là 1,5; 2,01; 3,10; 3,83; 5,03; 6,05; 7,06; 8,12; 9,11. Tiến hành lắc với tốc độ 200 vòng/phút ở nhiệt độ phòng(~25oC)

với thời gian 120phút, sau đó xác định nồng độ metyl da cam sau hấp phụ trong

điều kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn. Kết quả được trình bày ở bảng 2.7

và hình 2.17.

Bảng 2.7: Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất và dung lƣợng hấp phụ của VLHP

pH H(%) q Co Ccb

Tên thuốc nhuộm (mg/g) (mg/l) (mg/l)

2,02 68,20 112,06 35,64 9,55

3,02 76,52 112,06 26,31 10,72

4,01 82,92 112,06 19,14 11,61

5,11 87,43 112,06 14,09 12,25

6,1 92,25 112,06 8,69 12,92 Metylen xanh 7,1 94,20 112,06 6,50 13,20

8,00 91,00 112,06 10,09 12,75

9,02 85,12 112,06 16,68 11,92

10,01 78,13 112,06 24,51 10,94

11,1 68,66 112,06 34,94 9,64

1,50 107,36 2,98 97,22 26,09

2,01 107,36 3,29 96,93 26,02

3,10 107,36 30,90 71,22 19,11

3,83 107,36 33,54 68,76 18,45

5,03 107,36 50,26 53,19 14,27 Metyl da cam

6,05 107,36 50,49 52,97 14,22

8,12

7,06 107,36 50,57 52,89 14,20

107,36 50,85 52,64 14,13

9,11 107,36 50,80 52,68 14,14

100

1 6

1 8 7

2 0 2

2 0 3

1 0 4

1 1 5

2 0 9

1 1 1

1.5 2.01 3.1 3.83 5.03 6.05 7.06 8.12 9.11

1 0 0 1

Hình 2.16: Sự phụ thuộc của hiệu suất Hình 2.17: Sự phụ thuộc của hiệu suất

hấp phụ metylen xanh của VLHPM3 hấpphụ metyl da cam của VLHPM3

vào pH vào pH

Nhận xét:

Từ hình 2.16 và hình 2.17 cho thấy ở các giá trị pH khác nhau, khả năng hấp

phụ của metylen xanh, metyl da cam của VLHP có giá trị khác nhau.

Đối với metylen xanh: Trong khoảng pH từ 2,02÷6,10, khi pH tăng dung

lượng và hiệu suất hấp phụ tăng nhanh, trong khoảng pH từ 6,10÷7,1 dung lượng

hấp phụ và hiệu suất hấp phụ của VLHP M3 tăng chậm và trong khoảng pH từ

7,1÷11,1 thì cả dung lượng và hiệu suất hấp phụ đều giảm. Điều này có thể giúp

chúng ta suy luận rằng trong cả môi trường axit mạnh và kiềm mạnh đều không

thuận lợi cho quá trình hấp phụ metylenxanh lên bề mặt của VLHPM3,mà chỉ có

môi trường kiềm yếu hoặc axit yếu, hoặc trung tính thì khả năng hấp phụ metylen

xanh là tốt nhất.Điều này có thể giải thích như sau: khi giá trị pH > pHpzcbề mặt

VLHP tích điện âm, mà metylen xanh tan trong nước phân li dưới dạng cation C16H18N3S+. Do đó xuất hiện lực hút tĩnh điện giữa VLHP mang điện tích âm và thuốc nhuộm mang điện tích dương. Nên tại các giá trị pH lớn, hiệu xuất hấp phụ lớn.

Do vậy, chúng tôi lựa chọn pH hấp phụ tốt nhất đối với dung dịch metylen

xanh của VLHP M3 là pH~7,0 và sử dụngkết quả này cho những thí nghiệm tiếp theo.

Đối với metyl da cam : Từ kết quả đã trình bày ở bảng 2.7 và dựa vào đồ thị

hình 2.17ta thấy pH có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hấp phụ của VLHPM3. Khi

pH tăng, hiệu suất hấp phụ của VLHP giảm. Khi pH tăng từ 1,5 2,01 hiệu suất và

dung lượng hấp phụ là cao (97,22%), trong khoảng pH từ 2,01 3,83 hiệu suất giảm

nhiều (96,93÷71,22%), trong khoảng pH từ 5,03 9,11 hiệu suất và dung lượng là rất

thấp và gần như không thay đổi. Điều này có thể giúp chúng ta suy luận rằng trong

môi trường kiềm không thuận lợi cho quá trình hấp phụ metyl da cam lên bề mặt của

VLHP.

2.9.2. Khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng đến khả năng hấp phụ của VLHP

Tiến hành sự hấp phụ trong các điều kiện: 25ml dung dịch metylen xanh

nồng độ 108,26mg/l, khối lượng VLHP thay đổi từ 0,05 0,7g, pH của các dung

dịch được điều chỉnh đến pH = 7,1. Tiến hành lắc với tốc độ 200vòng/phút ở nhiệt

độ phòng (~25oC) với thời gian 120phút, sau đó xác định nồng độ metylen xanh sau

hấp phụ trong điều kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn.

Tiến hành tương tự với 25ml dung dịch metyl da cam nồng độ 107,36mg/l,

khối lượng VLHP thay đổi từ 0,05 0,7g, pH của các dung dịch được điều chỉnh

đến pH =1,5. Tiến hành lắc với tốc độ 200 vòng/phút ở nhiệt độ phòng (~25oC) với

thời gian 120phút, sau đó xác định nồng độ metyl da cam sau hấp phụ trong điều

kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn.

Kết quả được trình bày ở bảng 2.8 và hình 2.18, 2.19

Bảng 2.8: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh và metyl da cam

của VLHP vào khối lƣợng VLHP

Khối lƣợng q Co Ccb Tên thuốc VLHP H(%) nhuộm (mg/g) (mg/l) (mg/l) (g)

0,05 108,26 21,63 80,02 43,32

0,1 108,26 15,07 86,08 23,30

0,2 108,26 5,99 94,47 12,78

0,3 108,26 6,01 94,45 8,52

Metylen xanh

0,4 108,26 6,04 94,42 6,39

0,5 108,26 6,05 94,41 5,11

0,6 108,26 6,04 94,42 4,26

0,7 108,26 6,05 94,41 3,65

0,05 107,36 10,70 90,04 48,33

0,1 107,36 0,50 99,54 26,72

0,2 107,36 0,52 99,51 13,35

0,3 107,36 0,52 99,52 8,90

Metyl da cam

0,4 107,36 0,54 99,50 6,68

0,5 107,36 0,52 99,51 5,34

0,6 107,36 0,52 99,51 4,45

0,7 107,36 0,52 99,51 3,82

100

102

100

)

(

% H

0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

m(g)

Hình 2.18: Sự phụ thuộc của hiệu suất Hình 2.19: Sự phụ thuộc của hiệu suất

hấp phụ metylen xanh của VLHP vào hấp phụ metyl da cam của VLHPvào

khối lƣợng VLHP khối lƣợng VLHP

Nhận xét:

Từ bảng 2.8 và hình 2.18, 2.19ta thấy khi tăng khối lượng VLHP hiệu suất

hấp phụ metylen xanh, metyl da cam tăng, đến một giá trị khối lượng nhất định khi

tăng khối lượng VLHP thì hiệu suất tăng lên không đáng kể. Điều này có thể lí giải

do sự tăng lên của diện tích bề mặt, sự tăng lên số vị trí các tâm hấp phụcủa VLHP

và do sự cân bằng nồng độ thuốc nhuộm trong dung dịch và trên bề mặt chất

rắn.Đối với metylen xanh trong khoảng khối lượng VLHP tăng từ 0,2 0,7g, hiệu

suất hấp phụ dao động không đáng kể (từ 94,41 94,47%). Vì vậy chúng tôi lựa

chọn khối lượng VLHP bằng 0,2g cho các nghiên cứu tiếp theo đối với metylen

xanh. Đối với metyl da cam trong khoảng khối lượng VLHP tăng từ0,1 0,7g, hiệu

suất hấp phụ dao động không đáng kể (từ 99,51 99,54%). Vì vậy chúng tôi lựa

chọn khối lượng VLHP bằng 0,1g cho các nghiên cứu tiếp theo đối với metyl da

cam.

2.9.3. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của VLHP

Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100ml. Cho 0,2g VLHP vào mỗi

bình và thêm vào đó 25ml dung dịch metylen xanh có nồng độ đầu là 111,28mg/l.

pH của các dung dịch được điều chỉnh đến pH~7,0. Đem lắc trên máy lắc trong các thời gian 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180phút ở nhiệt độ phòng(~25oC) với tốc độ

lắc 200 vòng/phút, sau đó xác định nồng độ còn lại của các dung dịch sau hấp phụ

trong điều kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn.

Tương tự với metyl da cam có nồng độ đầu là 106,23mg/l, khối lượng VLHP là

0,1g, pH của các dung dịch được điều chỉnh đến pH~1,5. Đem lắc trên máy lắc trong các thời gian 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180phút ở nhiệt độ phòng(~25oC) với tốc độ

lắc 200 vòng/phút, sau đó xác định nồng độ còn lại của các dung dịch sau hấp phụtrong

điều kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn.

Kết quả được trình bày ở bảng 2.9 và hình 2.20, 2.21.

Bảng 2.9: Sự phụ thuộc của dung lƣợng, hiệu suất hấp phụ

metylen xanh vào thời gian

H(%) Tên thuốc nhuộm q (mg/g)

Thời gian (phút) 15 Co (mg/l) 111,28 Ccb (mg/l) 16,99 84,73 11,79

30 111,28 13,44 87,93 12,23

45 111,28 9,35 91,59 12,74

60 111,28 4,74 95,74 13,32 Metylen xanh

90 120 150 180 111,28 111,28 111,28 111,28 4,75 4,79 4,86 4,77 95,73 95,70 95,64 95,72 13,32 13,31 13,30 13,31

15 106,23 26,51 75,05

Metyl da cam

30 45 106,23 106,23 23,07 18,48 78,28 82,60 19,93 20,79 21,94

60 90 106,23 106,23 12,07 8,02 88,64 92,45 23,54 24,55

120 106,23 4,92 95,37 25,33

150 106,23 5,36 94,95 25,22

100

180 106,23 4,97 95,33 25,32

)

(

% H

)

(

% H

90 120 150 180

60 t(phút)

15 30 45 60 90 120 150 180 t(phút)

Hình2.20: Sự phụ thuộc của hiệu suất Hình 2.21: Sự phụ thuộc của hiệu

hấpphụ metylen xanh vào thời gian suấthấp phụ metyl da cam vào thời

gian

Nhận xét:

Từ hình 2.20 và 2.21 biểu diễn sự phụ của hiệu suất hấp phụ metylen xanh,

metyl da cam vào thời gianđều có dạng tương tự nhau, khi tăng thời gian hấp phụ

thì hiệu suất hấp phụ tăng do nồng độ còn lại của metylen xanh, metyl da cam giảm,

đến một thời điểm nhất định khi tăng thời gian hấp phụ thì hiệu suất hấp phụ tăng

lên không đángkể do quá trình hấp phụ đã đạt cân bằng. Cụ thể như sau:

Trong khoảng 15 60phút hiệu suất hấp phụ metylen xanh tăng tương đối

nhanh,tăng theo quy luật gần như tuyến tính (từ 84,73 95,74%) và dần ổn định

trong khoảng thời gian 60 180phút. Do vậy, chúng tôi chọn thời gian đạt cân bằng

hấp phụ đối với metylen xanhlà 60phút. Kết quả này được sử dụng cho các thí

nghiệm tiếp theo.

Trong khoảng trong 15 120 phút hiệu suất hấp phụ metyl da camtăng tương

đối nhanh từ 75,05 95,37% và dần ổn định trong khoảng thời gian 120 180phút.

Do vậy, chúng tôi chọn thời gian đạt cân bằng hấp phụ metyl da cam là 120phút.

Kết quả này được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.

2.9.4. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của VLHP

Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100ml. Cho 0,2g VLHP vào mỗi

bình và thêm vào đó 25ml dung dịch metylen xanh có nồng độ đầu thay đổi: 52,67;

106,87; 157,42; 212,23; 232,12; 270,89; 321,67;402,93mg/l. Các dung dịch trên

được giữ ổn định ở pH=7,1. Tiến hành lắc đều với tốc độ 200 vòng/phút ở nhiệt độ phòng (~25oC) trong 60phút, sau đó xác định nồng độ metylen xanh sau hấp phụ

trong điều kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn.

Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100ml. Cho 0,1g VLHP vào mỗi

bình và thêm vào đó 25ml dung dịch metyl da cam có nồng độ đầu thay đổi: 64,08;

109,48; 122,57; 162,93; 291,68; 345,09; 462,94; 524,31mg/l. Các dung dịch trên

được giữ ổn định ở pH = 1,5. Tiến hành lắc đều với tốc độ 200 vòng/phút ở nhiệt độ phòng (~25oC) trong 120phút, sau đó xác định nồng độ metyl da cam sau hấp phụ

trong điều kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn.

Bảng 2.10: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metylen xanh và metyl da cam

của VLHP vào nồng độ

q(mg/g) Co(mg/l) Ccb(mg/l) H(%) Ccb/q(g/l) Tên thuốc nhuộm

52,67 0,60 98,87 6,51 0,09

106,87 1,33 98,76 13,19 0,10

157,42 2,07 98,68 19,42 0,11

212,23 4,26 97,99 26,00 0,16 Metylen xanh

232,12 6,20 97,33 28,24 0,22

270,89 10,41 96,16 32,56 0,32

321,67 19,39 93,97 37,78 0,51

402,93 44,46 88,97 44,81 0,99

64,08 1,055 98,35 15,76 0,067

109,48 1,697 98,45 26,95 0,063

122,57 2,233 98,18 30,08 0,07

162,93 4,355 97,33 39,64 0,11 Metyl da cam 291,68 10,759 96,31 70,23 0,15

345,09 32,849 90,48 78,06 0,42

462,94 92,680 79,98 92,56 1,00

524,31 130,965 75,02 98,34 1,33

Nhận xét:Từ bảng kết quả ta thấy khi tăng nồng độ chất bị hấp phụ thì hiệu

suất hấp phụ giảm và dung lượng hấp phụ tăng. Điều này được giải thích như sau:

Tốc độ hấp phụ tuân theo quy luật:vhp = khp.C( 1- θ ); (θ: Độ che phủ) Ở nồng độ thấp (dung dịch loãng ), 1- θ = const, khi C tăng thì vhp tăng tuyến tính. Tuy nhiên, giai đoạn này chỉ tồn tại ở 1 thời gian nhất định tùy thuộc vào bản

chất chất bị hấp phụ và chất hấp phụ. Sau đó, nếu tiếp tục tăng nồng độ thì vhp tăng không kể và đến một mức nào đó nếu tiếp tục tăng nồng độ hầu như không tăng nữa

mà thậm chí có thể giảm đi.

Cụ thể là: Trong khoảng nồng độ ban đầu khảo sát từ 52,67÷402,93mg/l đối với

metylen xanhhiệu suất hấp phụ của VLHP giảm từ 98,87÷88,97%, dung lượng hấp phụ

tăng từ 6,51 44,81mg/g. Đối với metyl da cam trong khoảng nồng độ ban đầu khảo sát

từ 64,08 524,31mg/l hiệu suất hấp phụ của VLHP giảm từ98,35 75,02%, dung lượng

hấp phụ tăng từ 15,76 98,34mg/g.

Từ các kết quả thu được ở bảng 2.10 chúng tôi nghiên cứu cân bằng hấp phụ

metylen xanh và metyl da cam của VLHP theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ

Langmuir.

Kết quả được trình bày ở hình 2.22 và 2.23.

1.20

R² = 0.995

1.00

y = 0.020x + 0.082 R² = 0.997

0.80

0.60

) g / g m ( q

) l / g ( q / b c C

0.40

0.20

0.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00

Ccb(mg/l)

20 Ccb(mg/l)

Hình 2.22: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Hình 2.23: Sự phụ thuộc của Ccb/q

Langmuir của VLHP đối với vào Ccb đối với metylen xanh

120

1.6

R² = 0.997

1.4

100

y = 0.009x + 0.060 R² = 0.998

1.2

metylen xanh

) l /

/

0.8

/

) g g m ( q

g ( q b c C

0.6

0.4

0.2

100

150

100

150

Ccb(mg/l)

Hình 2.24: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ

Langmuir của VLHP đối

với metyl da cam Hình 2.25: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với metyl da cam

Từ đồ thị sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với sự hấp phụ metylen xanh và metyl

da cam của VLHP, ta xác định được dung lượng hấp phụ cực đại qmax và hằng số b.

Bảng 2.11:Dung lƣợng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir

Metylen xanh Metyl da cam

hằng số b hằng số b qmax(mg/g) qmax(mg/g)

0,25 101,01 0,16 48,08

Nhận xét:

Từ kết quả khảo sát cho thấy: Sự hấp phụ metylen xanh và của metyl da cam

của VLHP được mô tả khá tốt theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir. Điều này được thể hiện thông qua hệ số hồi quy của phương trình: R2>0,99.

Trong khoảng nồng độ đã khảo sát thì khả năng hấp phụ metyl da cam của

VLHP cao hơn metylen xanh.

Từ các giá trị b tính được ở bảng 2.11 và các giá trị C0 ở bảng 2.10 thay vào

công thức RL = 1/(1+b.C0) tính được các giá trị 0

KẾT LUẬN

Dựa vào các kết quả thực nghiệm, chúng tôi rút ra một số kết luận chính sau:

1. Đã xác định thành phần hoá học chính của quặng sắt Trại Cau-Thái

Nguyên.

2. ứa Mn từ nguyên liệu ban đầu là quặng sắt Trại

Cau - Thái Nguyên. Khả năng hấp phụ của các mẫu VLHP chế tạo được là M1, M2,

M3 đối với metylen xanh và metyl da cam đều cao hơn nguyên liệu nhiều lần. Trong

đó mẫu VLHP M3 cho hiệu suất hấp phụ cao nhất.

3. Khảo sát được một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo VLHP

M3như thời gian nung, nhiệt độ nung. Kết quả cho thấy để thu được VLHP M3chứa Mn ở dạng đơn pha MnO2 cần nung mẫu ở 2000C trong 2 giờ.

4. Đã xác định một số đặc trưng của mẫuVLHP M3 như diện tích bề mặt

riêng là 16,7m2/g, Mn tồn tại trong mẫu ở dạng đơn pha MnO2 mang mã số 42-

1316, điểm đẳng điện của VLHP M3là pI=5,5.

5. Đã xây dựng được đường chuẩn xác định nồng độmetylen xanh, metyl da

cam.Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ metylen xanh, metyl

da cam của VLHP bằng phương pháp hấp phụ tĩnh, kết quả thu được như sau:

- pH tốt nhất cho sự hấp phụ của VLHPM3đối metylen xanh là ở khoảng:

pH=7, đối với metyl da cam là pH=1,5.

- Thời gian đạt cân bằng hấp phụ đối với metylen xanh là 60 phút, metyl da

cam là 120 phút.

- Khối lượng VLHP M3 cần thiết cho sự hấp phụ metylen xanh tốt nhất là

0,2g (thể tích dung dịch V = 25ml, nồng độ đầu C0 = 108,26mg/l) cho sự hấp phụ

metyl da cam tốt nhất là 0,1g (thể tích dung dịch V = 25ml, nồng độ đầu C0 =

107,36mg/l).

- Khi nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đầu metylen xanh và metyl da

cam đến quá trình hấp phụ thấy khi nồng độ metylen xanh, metyl da cam tăng thì

dung lượng hấp phụ tăng, hiệu suất hấp phụ giảm.

- Mô tả quá trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đã

xác định được dung lượng hấp phụ cực đại của VLHPM3đối với metylen xanh là

qmax= 48,08(mg/g), metyl da cam là: qmax= 101,01(mg/g).

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt

1. Ngô Thị Lan Anh (2011), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ metyl da cam,

metylen xanh của các VLHP chế tạo từ bã mía”, Luận văn thạc sĩ Trường

ĐHSP–ĐHTN.

2. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lí nước và nước

thải, NXB Thống Kê.

3. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kĩ thuật xử lí nước thải, NXB Thanh niên

Hà Nội.

4. Nguyễn Xuân Dũng (2009), “Nghiên cứu, tổng hợp perovskit hệ lantan cromit

và lantan manganit bằng phương pháp đốt cháy”, Luận án tiến sĩ hóa học, Hà

Nội.

5. Fadeev G.N, Hóa học và màu sắc, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 1998.

6. Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis, NXB Đại học

Quốc gia Hà Nội.

7. Nguyễn Thị TốLoan (2014),Giáo trình Hóa học vô cơ tập II, NXB Giáo dục

Việt Nam.

8. Hoàng Trọng Mai (1970), Khoáng vật học, Nxb Đại học và Trung học Chuyên

nghiệp.

9. Trần Văn Nhân (chủ biên) (1999), Hóa lý tập II, NXB GD, HN.

10. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí tập II, Nxb

Giáo dục, Hà Nội.

11. Nguyễn Văn Nội, Nguyễn Tấn Lâm (2008), “Nghiên cứu khả năng tách loại và

thu hồi một số kim loại nặng trong dung dịch nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo

từ rau câu”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học, T.13, Số 1, Tr 24-28

12. Hồ Viết Quý, Nguyễn Tinh Dung (1999), Các phương pháp phân tích Lý hóa.

13. Đỗ Đình Rãng (2007), Hóa học hữu cơ 3, NXB Giáo dục Việt Nam

14. Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường và sức khỏe con người, NXB Đại

học Quốc gia Hà Nội.

15. Nguyễn Trung Thành, Nguyễn Thuỳ Trang, Lâm Thành Trí, Hồ Nguyễn Thy

Thy, Lê Ngọc Hăng (2012), “Nghiên cứu ứng dụng tro trấu từ lò đốt gạch thủ

công làm chất hấp phụ metyl da cam”, Luận văn thạc sĩ hóa học, khoa học kĩ

thuật công nghệ môi trường trường Đại học An Giang.

16. Cao Hữu Trượng (2002), Hóa học thuốc nhuộm, NXB Khoa học và Kỹ

thuật, Hà Nội.

17. Phan Văn Tường (2004), Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, NXB Đại

học KHTN – Đại học Quốc gia Hà Nội.

18. Phan Văn Tường (1998), Vật liệu vô cơ, NXB Đại học KHTN – ĐHQG Hà Nội.

Tài liệu tiếng Anh.

19. A. Gurses, S. Karaca, C.Dogar, R. Bayrak, M. Acıkyıldız, M. Yalcın, (2004)

“Determination of adsorptive properties of clay/water system: methylene blue

sorption”, J.Colloid Interf. Sci. 269, pp 310–314.

20. C. N. R. Rao, A. Muller, A. K. Cheetham (2004), The Chemistry of

Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications”, Wileyvch Verlag

GmbH & Co.KGaA, Weinheim

21. D. Ghosh, K.G. Bhattacharyya, (2002), “Adsorption of methylene blue on

kaolinite”, Appl. Clay Sci. 20, pp 295–300

22. Fereshteh Meshkani, Mehran Rezaei (2010), “Effect of process parameters on

the synthesis of nanocrystalline magnesium oxide with high surface area and

plate-like shape by surfactant assisted”, Powder Technology, 199, pp. 144-148.

23. Hench L. L. and West J. K. (1990), “The sol-gel process”, Chemical reviews,

90 (1), pp. 33 -72.

24. K.G. Bhattacharyya, A. Sharma, (2005), “Kinetics and thermodynamics of

methylene blue adsorption on Neem (Azadirachta indica) leaf powder”, Dyes

Pigments, 65, pp 51–59.

25. K.V. Kumar, V. Ramamurthi, S. Sivanesan, (2005), “Modeling the mechanism

involved during the sorption of methylene blue onto fly ash”, J. Colloid Interf.

Sci. 284, pp 14–21

26. Kashinath C.Patil, S.T.Aruna, Tanu Mimani (2002), “Combustion synthesis: an

update”, Current Opinion in Solid State annd Materials Science, 6, pp. 507 -512.

27. Patil K. C. and Aruna S. T (2002), “Redox methods in SHS practice in self-propagating

high temperature synthesis of materials”, Taylor and Francis, New York.

28. S. Senthilkumaar, P.R. Varadarajan, K. Porkodi, C.V. Subbhuraam, (2005),

“Adsorptionof methylene blue onto jute fiber carbon: kinetics and equilibrium

studies”,J.Colloid Interf. Sci. 284, pp 78–82.

29. V. Vadivelan, K.V. Kumar, (2005), “Equilibrium, kinetics, mechanism, and

process designfor the sorption of methylene blue onto rice hush”, J. Colloid

Interf. Sci. 286, pp 90–100.

PHỤ LỤC

Kết quả đo BET mẫu VLHP M3

31,37-42,44,62,63

1-19,21-30,32-36,43,45-61

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Vật chất: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng sắt Trại Cau - Thái Nguyên và khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh, metyl da cam của vật liệu hấp phụ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ

QUẶNG SẮT TRẠI CAU – THÁI NGUYÊN VÀ KHẢO SÁT

KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYLEN XANH, METYL DA CAM

CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM 

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ

QUẶNG SẮT TRẠI CAU – THÁI NGUYÊN VÀ KHẢO SÁT

KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYLEN XANH, METYL DA CAM

CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU

0 Hình 1.4: Sự phụ thuộc lgq

MnCl2.4H2O

Rây

Nghiền

s b A

C(mg/l)

s b A

20 C(mg/l)

H(%) 100

Tên VLHP

H p Δ

pHi

)

)

(

(

% H

% H

m(g)

m(g)

)

(

% H

)

(

% H

60 t(phút)

15 30 45 60 90 120 150 180 t(phút)

Nhận xét:

) g / g m ( q

) l / g ( q / b c C

Ccb(mg/l)

20 Ccb(mg/l)

) l /

/

/

) g g m ( q

g ( q b c C

Ccb(mg/l)

Ccb(mg/l)

Nhận xét:

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA