Tổng hợp hyđroxit lớp kép Mg-Al-Cl nhằm ứng dụng hấp phụ NO2- hòa tan trong nước

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Tổng hợp hyđroxit lớp kép Mg-Al-Cl nhằm ứng dụng hấp phụ NO2- hòa tan trong nước trình bày kết quả đánh giá ảnh hưởng của một số điều kiện tổng hợp tới sự hình thành LDH Mg-Al-Cl và khả năng hấp phụ NO2- của vật liệu đã chế tạo được.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tổng hợp hyđroxit lớp kép Mg-Al-Cl nhằm ứng dụng hấp phụ NO2- hòa tan trong nước

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 TỔNG HỢP HYĐROXIT LỚP KÉP Mg-Al-Cl NHẰM ỨNG DỤNG HẤP PHỤ NO2- HÒA TAN TRONG NƯỚC Nguyễn Hoài Nam1, Vũ Hùng Sinh2, Vũ Minh Hải3 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: namnh@tlu.edu.vn 2 Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam 3 Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Cần Thơ 1. GIỚI THIỆU CHUNG hình thành LDH Mg-Al-Cl và khả năng hấp phụ NO2- của vật liệu đã chế tạo được. Hyđroxit lớp kép (LDH) hay hyđrotalxit là một loại khoáng sét có công thức chung 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU [MII1-xMIIIx(OH)2]x+(Am-)x/m].nH2O với M là các cation kim loại hóa trị 2 và 3 còn Am- là Các hóa chất tinh khiết của Trung Quốc sử anion trong lớp xen giữa, với x là tỷ số dụng cho nghiên cứu gồm: AlCl3.6H2O, nguyên tử M3+/(M2++M3+) và tỷ số này MgCl2.6H2O, NaCl, NaOH và NaNO2. Các thường nằm trong khoảng 0,2 ≤ x ≤ 0,4 [5]. dung dịch được pha bằng nước cất. Cấu trúc của LDH tương tự như cấu trúc của Pha tinh thể được phân tích bằng thiết bị Mg(OH)2 bruxit dạng bát diện. Các cation nhiễu xạ tia X loại D8 Advance Bruker của kim loại trong LDH có thể là các kim loại Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia trong phân nhóm chính như Mg, Al… hay Hà Nội. Hình thái học bề mặt được quan sát các kim loại chuyển tiếp như Fe, Co, Ni, bằng thiết bị hiển vi điện tử quét phân giải Zn… Chính vì vậy mà vật liệu LDH được tạo cao Hitachi S-4800 và thành phần nguyên tố ra rất đa dạng về thành phần, nhưng lại có được xác định bằng Thiết bị hiển vi điện tử đặc điểm tương đối giống nhau đó là cấu trúc quét kết hợp EDX JEOL-JMS 6490 của Viện dạng lớp [1,6]. Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Nhiều phương pháp có thể áp dụng để tổng Vật liệu sử dụng cho nghiên cứu được tổng hợp vật liệu LDH, trong đó phổ biến nhất hợp theo phương pháp đồng kết tủa của chính là phương pháp đồng kết tủa. LDH thu Bontchev và He [1, 5]. Tóm tắt phương pháp: được sẽ có sự khác nhau về mức độ kết tinh, 200 ml dung dịch hỗn hợp MgCl2.6H2O (1M) chiều dày của lớp xen… tùy thuộc vào điều và AlCl3.6H2O (1/xM) với x là tỷ lệ mol kiện thực hiện tổng hợp [1, 2, 5, 7]. Mg/Al (x = 2,3,4) được cho vào bình nhỏ giọt. LDH có cấu trúc dạng lớp với khả năng Dung dịch kiềm đủ để trung hòa hỗn hợp hai hấp phụ và trao đổi các anion [2, 8, 9]. Vật muối được đưa vào bình nhỏ giọt khác. Hai liệu LDH đã được nhiều nhà khoa học quan dung dịch được nhỏ giọt đồng thời vào bình tâm nghiên cứu và ứng dụng làm chất xúc tác phản ứng có 100 mL nước cất với tốc độ sao và hấp phụ. Đã có nhiều công trình nghiên cho pH của dung dịch phản ứng luôn nằm cứu sử dụng LDH làm chất hấp phụ các trong khoảng 9 - 11. Khi các chất phản ứng đã anion nhưng chưa có nghiên cứu nào thực hết, tiếp tục khuấy mạnh hỗn hợp thêm 2 giờ hiện hấp phụ và xử lý NO2- hòa tan trong nữa rồi thực hiện già hóa. Kết tủa sau đó được nước bằng LDH. rửa bằng nước cất, lọc và sấy khô. Bài báo này trình bày kết quả đánh giá ảnh Đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu: hưởng của một số điều kiện tổng hợp tới sự cho 0,5g vật liệu vào các bình tam giác 125ml 388
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 chứa 100mL dung dịch NO2- với nồng độ khác nhau. Đặt các bình trên máy và lắc với tốc độ 150 vòng/phút ở nhiệt độ phòng với thời gian đã định. Sau khi lắc xong lọc dung dịch và phân tích NO2- còn lại. Lượng NO2- bị hấp phụ được tính toán theo công thức: q 0  C  Ce  V m Trong đó: q là lượng NO2- bị hấp phụ (mg/g), C0 và Ce là nồng độ NO2- tại thời điểm ban đầu và sau khi lắc. V là thể tích dung dịch và m là khối lượng vật liệu LDH Hình 2. Ảnh SEM hình thái học bề mặt sử dụng. của vật liệu Hyđroxit lớp kép 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1000 002 900 3.1. Phân tích đặc trưng lý, hóa của 800 O Mg Al vật liệu 700 600 Counts 500 Cl 400 300 Si Cl 200 Cl 100 0 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV Hình 3. Phổ tán sắc năng lượng EDX của vật liệu Hyđroxit lớp kép tỷ lệ Mg/Al = 3/1 3.2 Ảnh hưởng của điều kiện chế tạo tới Hình 1. Kết quả nhiễu xạ tia X của vật liệu khả năng hấp phụ NO2- của vật liệu Hyđroxit lớp kép tỷ lệ Mg/Al = 3/1 Ảnh hưởng của tỷ lệ Mg/Al Kết quả nhiễu xạ tia X ở hình 1, cho thấy có các tín hiệu nhiễu xạ mạnh và sắc của mặt (003) và (006) tại vị trí giá trị góc 2 từ 10- 12 và 22 - 23. Nhiễu xạ của mặt (009) nhận được tại vị trí giá trị góc 2 lần lượt là 310 và 35. Tín hiệu nhiễu xạ rộng không đối xứng (110) nhận được ở vùng có giá trị 2 lớn hơn trong vùng từ 45 - 65. Ảnh SEM hình thái học bề mặt của vật liệu cho thấy cấu trúc ở dạng tấm và một số tấm có hình lục giác rõ ràng và có biên độ rõ nét. Hình 4. Dung lượng hấp phụ NO2- Kết quả phân tích tán sắc năng lượng tia X của các vật liệu với tỷ lệ Mg/Al khác nhau (EDX) trình bày trong hình 3 cho thấy các nguyên tố hóa học trong vật liệu đã tổng hợp Kết quả trình bày trong hình 4 cho thấy vật được gồm có Mg, Al, Cl, O và Si. Sự có mặt liệu với tỷ lệ Mg/Al là 3/1 thì lượng NO2- bị của nguyên tố Si trong vật liệu là do Si có hấp phụ là lớn nhất. Khi tỷ lệ này tăng hoặc trong nước cất sử dụng. giảm thì lượng NO2- bị hấp phụ đều giảm. Sự 389
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 hấp phụ NO2- của vật liệu có tỷ lệ 3/1 cao 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO nhất là do đặc điểm cấu trúc của vật liệu ở tỷ [1] Bontchev R.P., Liu S., Krumhansl J.L., et lệ này tạo điều kiện tốt nhất cho sự trao đổi al. (2003). Synthesis, Characterization, and anion trong lớp xen với anion NO2- trong môi Ion Exchange Properties of Hydrotalcite trường nước. Kết quả này cũng phù hợp với Mg6Al2 (OH) 16 (A) x (A’) 2-x⊙ 4H2O (A, công bố của Bontchev và Goh [1, 3]. A’= Cl-, Br-, I-, and NO3-, 2≥ x≥ 0) Ảnh hưởng của thời gian già hóa đến khả Derivatives. Chemistry of materials 15(19), năng hấp phụ của vật liệu 3669-3675. [2] Erickson K.L., Bostrom T.E., Frost R.L. Sự hình thành và mức độ ổn định cấu trúc (2005). A study of structural memory của vật liệu phụ thuộc nhiều vào thời gian già effects in synthetic hydrotalcites using hóa. Ảnh hưởng của thời gian già hóa tới sự environmental SEM. Materials Letters hấp phụ NO2- được trình bày trong hình 5: 59(2), 226-229. [3] Goh K.-H., Lim T.-T., Dong Z. (2008). Application of layered double hydroxides for removal of oxyanions: a review. Water research 42(6), 1343-1368. [4] Halajnia A., Oustan S., Najafi N., et al. (2013).Adsorption-desorption characteristics of nitrate, phosphate and sulfate on Mg-Al layered double hydroxide. Applied Clay Science 80, 305-312. [5] He J., Wei M., Li B., et al. (2006). Preparation of layered double hydroxides, Hình 5. Dung lượng hấp phụ NO2- Layered double hydroxides. Springer,89-119. [6] Klemkaite K., Prosycevas I., Taraskevicius của vật liệu có thời gian già hóa khác nhau R.,et al. (2011).Synthesis and Kết quả trình bày ở hình 5 cho thấy khả characterization of layered double năng hấp phụ NO2- của vật liệu tốt nhất với hydroxides with different cations (Mg, Co, thời gian già hóa là 24 giờ. Lượng NO2- hấp Ni, Al), decomposition and reformation of phụ của vật liệu có thời gian già hóa thấp hơn mixed metal oxides to layered structures. cũng ít hơn và thời gian già hóa lâu hơn thì Open Chemistry 9(2), 275-282. [7] Olfs H.-W., Torres-Dorante L., Eckelt R., et khả năng hấp phụ cũng tăng lên nhưng lượng al. (2009). Comparison of different synthesis tăng không đáng kể. Kết quả này cũng tương routes for Mg-Al layered double hydroxides đồng với công bố của các tác giả Bontchev, (LDH): characterization of the structural Goh và Halajnia [1, 3, 4]. phases and anion exchange properties. Applied clay science 43(3), 459-464. 4. KẾT LUẬN [8] Rives V. (2002). Characterisation of layered Đã chế tạo thành công vật liệu Hyđroxit double hydroxides and their decomposition lớp kép bằng phương pháp đồng kết tủa. Các products. Materials Chemistry and Physics 75(1), 19-25. đặc trưng hóa lý cho thấy vật liệu có cấu trúc [9] Sharma U., Tyagi B., Jasra R.V. (2008). tinh thể dạng tấm, hình lục giác với thành Synthesis and characterization of Mg- Al- phần nguyên tố gồm Mg, Al, Cl, O và Si. CO3 layered double hydroxide for CO2 Kết quả đánh khả năng hấp phụ NO2- của adsorption. Industrial & Engineering vật liệu cho thấy vật liệu với tỷ lệ Mg/Al là Chemistry Research 47(23), 9588-9595. 3:1 và thời gian già hóa là 24 giờ có dung lượng hấp phụ cao nhất. 390