ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
QUẢN THỊ THU TRANG
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU
NANOCOMPOSITE Fe2O3/MgO/BENTONITE,
ỨNG DỤNG XỬ LÝ KHÍ H2S
Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng
Mã số: 608502
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Phan Thị Ngọc Bích
Hà Nội – Năm 2014
LỜI CÁM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Phan Thị Ngọc Bích, đã
hướng dẫn tận tình về mặt khoa học đồng thời tạo điều kiện thuận lợi về mọi
mặt giúp tôi có thể hoàn thành luận văn của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Khoa học Môi trường
– Trường ĐH Khoa học Tự nhiên đã dạy dỗ và giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình học tập và nghiên cứu.
Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các cán bộ phòng Hóa Vô cơ-
Viện Hóa học- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, nơi tôi đang
công tác và cũng là nơi tôi nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Đặc biệt tôi
xin cảm ơn đến KSC. Phạm Văn Lâm, người đã tận tình chỉ bảo, cũng như
giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian qua.
Tôi xin cảm ơn đến đề tài “Xây dựng công nghệ xử lý hydro sulfua trên
vật liệu-xúc tác mới, ứng dụng làm sạch khí biogas”, thuộc hướng công nghệ
môi trường - cấp viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã giúp đỡ
về mặt kinh phí cho quá trình nghiên cứu.
Tôi xin gửi lời cám ơn đến các cán bộ của phòng sau đại học – Trường
đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện giúp
đỡ để tôi hoàn thành luận văn.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình tôi, tất cả các bạn bè,
những người đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt những năm học tập vừa
qua.
Hà Nội, tháng 01 năm 2014
Học viên
Quản Thị Thu Trang
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 3
1.1. Tổng quan khí H2S ............................................................................ 3
1.1.1. Khí H2S ................................................................................................ 3
1.1.2. Các nguồn phát sinh H2S ..................................................................... 3
1.1.2.1. Nguồn tự nhiên .......................................................................... 3
1.1.2.2. Nguồn nhân tạo ......................................................................... 4
1.1.3. Độc tính và đặc tính ăn mòn của H2S .................................................. 6
1.1.3.1. Độc tính của H2S ....................................................................... 6
1.1.3.2. Đặc tính ăn mòn ........................................................................ 7
1.1.4. Hiện trạng ô nhiễm H2S trong môi trường tại Việt Nam ................................ 9
1.1.5. Các phƣơng pháp loại bỏ H2S ........................................................... 11
1.1.5.1. Phương pháp hóa học ............................................................... 11
1.1.5.1a. Quá trình rắn-khí (quá trình khô) ........................................... 12
1.1.5.1b. Quá trình lỏng-khí (quá trình ướt): ........................................ 14
1.1.5.2. Phương pháp sinh học ............................................................. 18
1.1.5.3. Phương pháp màng .................................................................. 18
1.1.6. Tình hình nghiên cứu và triển khai công nghệ loại bỏ H2S ............ 19
1.1.6.1. Tình hình nghiên cứu và triển khai công nghệ loại bỏ H2S trên
thế giới .................................................................................................. 19
1.1.6.2. Tình hình nghiên cứu và triển khai công nghệ loại bỏ H2S tại
Việt Nam .............................................................................................. 21
1.2. Tổng quan vật liệu .................................................................................. 22
1.2.1. Sắt (III) oxit ............................................................................... 22
1.2.2. Vật liệu MgO .............................................................................. 24
1.2.3. Khoáng sét bentonit ................................................................... 26
1.2.4. Vật liệu nanocomposit Fe2O3/MgO/bentonit ............................... 29
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ................................................. 31
2.1. Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu ............................................................ 31
2.1.1. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm ................................................. 31
2.1.2. Tổng hợp nanocomposit Fe2O3/MgO/ bentonit ............................ 31
2.1.2.1. Điều chế
-Fe2O3 ..................................................................... 31
2.1.2.2. Tổng hợp Fe2O3/bentonit .......................................................... 31
2.1.2.3. Tổng hợp MgO ....................................................................... 32
2.1.2.4. Tổng hợp nanocomposit Fe/MgO ........................................... 32
2.1.2.5. Tổng hợp vật liệu Fe/MgO/bentonit bằng phương pháp trộn cơ
học (mẫu F1BM) ................................................................................... 33
2.1.2.6. Tổng hợp vật liệu bằng phương pháp kết tủa trong dung dịch
(Mẫu F2BM) ......................................................................................... 33
2.1.2.7. Phương pháp tạo hạt vật liệu ................................................... 33
2.2. Xác định các đặc trƣng cơ bản của vật liệu ......................................... 33
2.3. Xác định hiệu quả xử lý H2S của vật liệu nano composite Fe/MgO/
bentonit sử dụng công nghệ khô .................................................................. 34
2.3.1. Phương pháp thực nghiệm ........................................................... 34
2.3.2. Vật liệu ....................................................................................... 38
2.3.3. Phương pháp xác định hàm lượng H2S trong dòng khí ................ 38
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 42
3.1. Tổng hợp vật liệu nanocomposit Fe/MgO/bentonit ............................ 42
3.1.1. Điều chế - Fe2O3 ..................................................................... 42
3.1.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ .......................................................... 43
3.1.1.2. Ảnh hưởng của thời gian ủ mẫu .............................................. 43
3.1.2. Tổng hợp Fe2O3/bentonit từ dung dịch FeCl3 (Mẫu FB) .............. 44
3.1.3. Tổng hợp vật liệu Fe/MgO/bentonit bằng phương pháp trộn cơ học
(mẫu F1BM) ......................................................................................... 46
3.1.4. Tổng hợp vật liệu Fe/MgO/bentonit bằng phương pháp kết tủa
(mẫu F2MB) ......................................................................................... 48
3.2. Xác định hiệu quả xử lý H2S của vật liệu nano composite
Fe/MgO/bentonit sử dụng công nghệ khô ................................................... 52
3.2.1. Khả năng xử lý H2S của vật liệu Fe/MgO/bentonite ...................... 53
3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc tầng rỗng quá trình loại bỏ H2S ........... 54
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ khí H2S ban đầu đến khả năng loại bỏ H2S............ 56
3.2.4. So sánh hiệu quả loại bỏ H2S của vật liệu F2MB với vật liệu
thương mại Trung Quốc ........................................................................ 57
3.2.5. Khảo sát thời gian sống của vật liệu khi hệ thống vận hành ở chế
độ gián đoạn với tái sinh riêng biệt ....................................................... 58
KẾT LUẬN .................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 62
PHỤ LỤC ............................................................................................. 68