BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VẬT LIỆU KHOÁNG SÉT ANION ( ANIONIC CLAY – HYDROTALCITE) VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ TRAO ĐỔI PHENOL TRONG NƢỚC Trình độ đào tạo: Đại học chính quy Ngành : Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Chuyên ngành: Hóa dầu Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thị Dung PGS.TS. Nguyễn Văn Thông Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Châu Tây MSSV: 1052010184 Lớp: DH10H1 Bà Rịa- Vũng Tàu, năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VẬT LIỆU KHOÁNG SÉT ANION ( ANIONIC CLAY – HYDROTALCITE) VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ TRAO ĐỔI PHENOL TRONG NƢỚC Trình độ đào tạo: Đại học chính quy Ngành : Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Chuyên ngành: Hóa dầu Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thị Dung PGS.TS. Nguyễn Văn Thông Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Châu Tây MSSV: 1052010184 Lớp: DH10H1 Bà Rịa- Vũng Tàu, năm 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP (Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT) Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ CHÂU TÂY Ngày sinh: 12/04/1992 MSSV : 1052010184 Lớp: DH10H1 Địa chỉ : 947A, Bình Giã, P.10, TP Vũng Tàu, Tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu E-mail : nguyenchautay@gmail.com Trình độ đào tạo : Đại học Hệ đào tạo : Chính quy Ngành : Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Chuyên ngành : Hóa dầu 1. Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo vật liệu khoáng sét anion (anionic–clay hydrotalcite) và khả năng hấp phụ trao đổi phenol trong nước. 2. Giảng viên hƣớng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Dung PGS.TS Nguyễn Văn Thông 3. Ngày giao đề tài: 10/02/2014 4. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 06/07/2014 Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 05 tháng 07 năm 2014 GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TRƢỞNG BỘ MÔN TRƢỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN  Tôi xin cam đoan:  Những nội dung trong bài cáo cáo này là do em thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của cô Nguyễn Thị Dung và thầy Nguyễn Văn Thông.  Mọi tham khảo dùng trong báo cáo này đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố.  Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Vũng tàu, tháng 07 năm 2014 SVTH Nguyễn Thị Châu Tây LỜI CẢM ƠN  Lời đầu tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Thị Dung và PGS.TS Nguyễn Văn Thông đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt cho em những kiến thức quý báu để thực hiện đề tài này. Xin gửi lời cám ơn quý Cô, Chú và các anh chị phòng Hóa lý- Hóa phân tích, Viện Hóa học Việt Nam đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này. Cảm ơn quý thầy, cô khoa Hóa học và Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu đã dạy dỗ và truyền đạt những kiến thức quý báu để giúp em trang bị kiến thức cần thiết trong thời gian em học tập tại trường. Xin chân thành cảm ơn đến quý thầy, cô trong hội đồng chấm đồ đã dành chút thời gian quý báu để đọc và đưa những lời nhận xét giúp em hoàn thiện hơn về đồ án này. Cảm ơn gia đình và bạn bè đã tiếp thêm niềm tin, nghị lực và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. Xin ghi lại đây lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất! Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 07 năm 2014 SVTH Nguyễn Thị Châu Tây -i- MỤC LỤC Trang MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi LỜI MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1- TỔNG QUAN 3 1.1. Khái niệm, cấu trúc và tính chất Hydrotalcite 3 1.1.1. Giới thiệu hydrotalcite 3 1.1.2. Cấu trúc và đặc điểm 3 1.1.3. Một số tính chất 4 1.2. Các phương pháp điều chế 7 1.2.1. Phương pháp muối – oxit 7 1.2.2. Phương pháp xây dựng lại cấu trúc 7 1.2.3. Phương pháp muối- bazơ 8 1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo hydrotalcite 9 1.3.1. Ảnh hưởng của pH thay đổi 9 1.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ 10 1.3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ các kim loại 10 1.4. Các phương pháp xác định cấu trúc và tính chất hóa lý của hydrotalcite 10 1.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X 10 1.4.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 12 1.4.3. Phương pháp so màu 12 1.5. Xác định điểm điện tích không (PZC) của HT 13 1.6. Tổng quan về hấp phụ 14 1.6.1. Phân loại 14 1.6.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ 17 1.6.3.Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ 17 -ii- Chƣơng 2- PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1. Phương tiện nghiên cứu 20 2.1.1. Hóa chất chính 20 2.1.2. Dụng cụ 20 2.1.3. Thiết bị 20 2.2. Phương pháp nghiên cứu 21 2.2.1. Điều chế HT chứa anion xen cài là Axetat ( HT-Ax) 21 2.2.2. Nghiên cứu điều kiện điều chế HT-Ax 22 2.3. Xác định cấu trúc và tính chất của HT đã chế tạo 24 2.3.1. Nhiễu xạ tia X 24 2.3.2. Phổ hồng ngoại IR 24 2.4. Thí nghiệm xác định điểm điện tích không (điểm đẳng điện) PZC của HT 24 2.5. Thí nghiệm khả năng hấp phụ phenol của hydrotalcite 24 2.5.1. Xây dựng đường chuẩn phenol 24 2.5.2. Thí nghiệm ảnh hưởng của quá trình già hóa liên tục và gián đoạn đến tính chất của vật liệu HT 25 2.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axetat trong quá trình điều chế HT 26 2.5.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trong quá trình hấp phụ phenol của HT 26 2.5.5. Thí nghiệm ảnh hưởng của pH trong quá trình hấp phụ phenol của HT 26 Chƣơng 3- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 3.1. Chế tạo vật liệu HT 27 3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện già hóa đến cấu trúc của vật liệu 27 3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ Axetat đến cấu trúc vật liệu HT 31 3.4. So sánh phổ của mẫu NO 3 và Axetat 35 3.5. Khảo sát khả năng hấp phụ phenol của HT 38 -iii- 3.5.1. Điểm đẳng điện PZC 38 3.5.2. Đường chuẩn phenol 39 3.5.3. Khảo sát khả năng hấp phụ theo nồng độ phenol 40 3.5.4. Khảo sát khả năng hấp phụ phenol theo thời gian 41 3.5.5. Khảo sát khả năng hấp phụ phenol theo pH 42 3.6. Nghiên cứu động học hấp phụ 42 3.6.1. Đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 42 3.6.2. Đường chuẩn Freundlich 44 Chƣơng 4- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 4.1. Kết luận 46 4.2. Kiến nghị 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC 50 -iv- DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT HT: Hydrotalcite HT-Ax-1.75 : Hydrotalcite nghiên cứu với nồng độ Axetat là 1.75M IR : Infrared Spectroscopy – Phổ hồng ngoại. PZC (pI) : Point of Zero charge – Điệm điện tích không (Điểm đẳng điện). XRD : X-Ray Diffraction – nhiễu xạ tia X -v- DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tiêu chuẩn để phân biệt hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý 15 Bảng 2.1. Cách thiết lập đường chuẩn 25 Bảng 3.1. Các mẫu HT đã được điều chế 27 Bảng 3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đến cấu trúc vật liệu 31 Bảng 3.3. Thí nghiệm 1 khảo sát để tìm điểm PZC 38 Bảng 3.4. Thí nghiệm 1 khảo sát để tìm điểm PZC 38 Bảng 3.5. Đo độ hấp phụ Abs của hợp chất phenol 39 Bảng 3.6. Khảo sát hàm lượng phenol hấp phụ theo nồng độ 40 Bảng 3.7. Khảo sát hàm lượng phenol hấp phụ theo thời gian 41 Bảng 3.8. Thí nghiệm 1 khảo sát theo pH 42 Bảng 3.9. Thí nghiệm 2 khảo sát theo pH 42 Bảng 3.10. Kết quả khảo sát xây dựng đường chuẩn 42 Bảng 3.11. Các thông số hấp phụ theo Langmuir 43 Bảng 3.12. Các thông số hấp phụ Freundlich 44 [...]... tiến hành nghiên cứu: Chế tạo vật liệu khoáng sét anion ( anionic clay – hydrotalcite) và khả năng hấp phụ trao đổi phenol trong nước Với mục đích nghiên cứu: Chế tạo được vật liệu Hydrotalcite lớp kép trên cơ sở hai kim loại Mg và Al với anion xen cài ban đầu là CH3COO- và nghiên cứu khả năng hấp phụ trao đổi phenol trong nước nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước hiện nay Nội dung nghiên cứu... lượng dư anion cần trao đổi (1 0-1 2 lần) Sự trao đổi anion phụ thuộc vào: - Tương tác tĩnh điện của lớp Hydroxit với các anion cần xen giữa và năng lượng tự do của các anion cần trao đổi - Ái lực của lớp Hydroxit với các anion cần trao đổi trong dung dịch và ái lực của lớp Hydroxit với các anion xen cài - Hằng số cân bằng trao đổi tăng khi bán kính anion trao đổi giảm, trao đổi ion sẽ thuận lợi trong dung... thuộc vào nhiệt độ được gọi là quá trình hấp phụ hóa học không kích hoạt c Hấp phụ trao đổi ion Nếu trên bề mặt hấp phụ đã có chất điện ly hấp phụ, khi tiếp xúc chất hấp phụ này với chất điện ly khác thì ở mức độ nào đó ta thấy có chất hấp phụ trao đổi ion, hay trao đổi ion giữa các lớp điện kép của chất hấp phụ và môi trường Trong hấp phụ trao đổi, chất hấp phụ hấp thu lượng xác định ion nào đó đồng... dung dịch đi vào Đó là kết quả của quy luật trung hòa điện tích 1.6.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự hấp phụ a Ảnh hưởng của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ Độ phân cực và độ xốp của chất hấp phụ ảnh hưởng đến sự hấp phụ từ dung dịch Các chất hấp phụ không phân cực sẽ hấp phụ tốt các chất bị hấp phụ không phân cực, các chất hấp phụ phân cực hấp phụ tốt các chất bị hấp phụ phân cực Chất hấp phụ có kích... hấp phụ Dựa vào chất hấp phụ có thể phân thành: chất hấp phụ axit – nó xử sự như một axit và có khả năng trao đổi cation với dung dịch; chất hấp phụ bazơ – có tính chất của một bazơ, có thể trao đổi anion với dung dịch Ngoài ra, còn có chất hấp phụ lưỡng tính, trong điều kiện xác định loại chất hấp phụ này có khả năng trao đổi cả cation và anion Tính chọn lọc ấy cho thấy, quá trình trao đổi ion diễn... biệt hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý Hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lý Entanpy hấp phụ 4 0-8 0 kJ/mol 8-2 0 kJ/mol Năng lượng hoạt hóa E Thường nhỏ Bằng không Nhiệt độ hấp phụ Phụ thuộc năng lượng hoạt Phụ thuộc vào nhiệt độ sôi hóa nhưng thường không cao Số lớp hấp phụ nhưng thường rất thấp Chỉ một lớp (đơn lớp) Có thể nhiều lớp (đa lớp) Tốc độ của hai quá trình cũng khác nhau Tốc độ của hấp phụ vật lý... là hấp phụ hóa học Lực hấp phụ do lực hút phân tử Van der Waals tác dụng trong khoảng không gian gần sát bề mặt gọi là hấp phụ vật lí Một hiện tượng thường xảy ra trong hấp phụ là từ pha khí ngưng tụ thành chất lỏng trong các mao quản nhỏ, nó xảy ra dưới tác dụng của lực mao quản 1.6.1 Phân loại Quá trình hấp phụ được chia thành hấp phụ vật lý, hấp phụ hóa học và hấp phụ trao đổi ion a Hấp phụ vật. .. Lực hấp phụ có bản chất như lực tương tác phân tử hay Van der Waals Hấp phụ vật lý luôn thuận nghịch Hấp phụ vật lý là hấp phụ không định vị, các phân tử chất bị hấp phụ có khả năng di chuyển trên bề mặt chất hấp phụ Hấp phụ vật lý tự diễn ra, chất bị hấp phụ có xu hướng bám lên trên toàn bộ bề mặt chất hấp phụ, nhưng quá trình này bị cản trở bởi quá trình ngược (giải hấp) Ưu điểm của quá trình hấp phụ. .. lượng hấp phụ Tại nhiệt độ không đổi, khả năng hấp phụ của một chất rắn tăng lên khi nồng độ của chất bị hấp phụ tăng lên Mối quan hệ giữa khả năng hấp phụ (q) và nồng độ của chất bị hấp phụ (C) (ở trạng thái cân bằng) được gọi là đẳng nhiệt hấp phụ q = f (C) Ngành Công Nghệ Kỹ thuật Hóa học T = const -1 7- Khoa HH & CNTP Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa 2010 – 2014 Trường ĐHBRVT Để có q = f (C) thì hệ hấp. .. với các anion đan xen vào chỗ trống, HT có khả năng phân tán anion rất lớn và trở thành một trong những loại chất chủ yếu để trao đổi ion Phản ứng trao đổi ion thường ở các dạng sau: [MII – MIII – A] + X = [MII – MIII – X] + ATheo nhiệt động học, sự trao đổi ion trong HT phụ thuộc chủ yếu vào tương tác tĩnh điện giữa các lớp hydroxit tích điện dương với anion trao đổi và năng lượng tự do thấp nhất . DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VẬT LIỆU KHOÁNG SÉT ANION ( ANIONIC CLAY – HYDROTALCITE) VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ TRAO ĐỔI PHENOL. tiến hành nghiên cứu: Chế tạo vật liệu khoáng sét anion ( anionic clay – hydrotalcite) và khả năng hấp phụ trao đổi phenol trong nước . Với mục đích nghiên cứu: Chế tạo được vật liệu Hydrotalcite. Rịa- Vũng Tàu, năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VẬT LIỆU KHOÁNG SÉT ANION ( ANIONIC CLAY – HYDROTALCITE) VÀ