Đang tải... (xem toàn văn)
Tình trạng ô nhiễm môi trường đang là vấn đề nan giải trên phạm vi toàn cầu. Trong đó ô nhiễm môi trường nước đang được đặc biệt quan tâm do sự phát triển của nền công nghiệp và sự đô thị hóa ngày càng gia tăng. Công nghệ nano là một ngành khoa học mới mẻ và đầy hứa hẹn, thu hút sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học. Số lượng các nghiên cứu ngày càng tăng, các phát minh ngày càng nhiều. Trong ngành khoa học vật liệu, thuật ngữ nano đã trở nên thông dụng và được dùng để chỉ những hạt có kích thước 10-17 >10-13 >10-10 >10-7 2+ -14,7 Ni 10 >0,2 >20 2+ -12,6 Mn 10 >25,1 (Mn+ : nồng độ ion kim loại Ts: tích số tan hiđroxit) ion [Mn+]=0,02M Giá trị Ts pH=3 >10-4 pH để không tạo pH=2-3 pH>8,5 Từ bảng 3.1, nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni 2+, nghiên cứu pH dung dịch thu từ cách tiến hành phần II.5, dung dịch có pH khoảng 6,5 Khi nghiên cứu khả hấp phụ ion Fe 3+, sau tiến hành bước phần II.5 thu dung dịch có pH~6,5; điều chỉnh pH =2-3 dung dịch CH3COOH loãng III.3.1 Với mẫu tổng hợp xương gốm (5gam) 20 Các mẫu vật liệu tổng hợp theo quy trình nêu phần 2.4 Khi dung dịch ổn định pH, đổ dung dịch lên xương gốm, tiếp tục khuấy trì nhiệt độ tới dung dịch thấm hết lên chất mang Bảng 3.8 Khả hấp phụ vật liệu tổng hợp xương gốm Mẫu Khối Hấp phụ Nồng độ Thời gian Nồng độ Hấp lượng ion đầu(Co) hấp sau hấp phụ(%) phụ(t) phụ(CM) 30 phút 1giờ 24giờ 48giờ 1giờ 24giờ 1giờ 24giờ 20phút 30phút 24giờ 0,01M 0,016M 0,017M 0,018M 0,019M 0,022M 0,018M 0,022M 0,018M 0,019M 0,021 -6 -10 10 -10 10 -5 0,01M 50 Mẫu không rửa qua nước lọc LaMnO3 0,25 LaNiO3 0,25 Ni2+ Fe3+ 0,01M 0,017M LaFeO3 0,25 Mn2+ 0,02M La0,8Li0,2NiO3 0,25 Co2+ 0,02M LaNiO3 0,25 Mn2+ 0,02M Mẫu rửa qua nước lọc LaFeO3 0.25 Mn2+ Qua bảng 3.2 nhận thấy: 0,02M - Với mẫu rửa qua nước lọc lần, khả hấp phụ cao Với mẫu LaFeO 3, thời gian hấp phụ giờ, không rửa qua nước lọc hấp phụ 5%, rửa qua nước lọc khả hấp phụ tăng lên 50% Nguyên nhân trinh khuấy, có tượng phân li ngược trở lại ion kim loại, ảnh hưởng đến trình chuẩn độ Chính vậy, với mẫu trước thử hấp phụ rửa mẫu nước lọc Các bước tiến hành sau: + Cho mẫu vật liệu vào cốc 100ml, cho tiếp 50ml nước cất vào, khuấy liên tục thời gian 30 phút Sau đó, lọc máy hút chân không, lấy phần chất rắn, sấy 120 0C 30 phút + Lặp lại trình lần Để thử mẫu tượng phân li ngược không, Với mẫu LaFeO dùng thuốc thử ortho phenantrolin Các mẫu nghiên cứu sau, tiến hành rửa ba lần nước lọc Ngoài ra, xác định hàm lượng phân li với mẫu L28 => % phân li= 1,5% - Thời gian hấp phụ tốt khoảng đầu, để thời gian lâu, có tượng giải hấp làm giảm dần khả hấp phụ III.3.2 Khả hấp phụ kim loại mẫu dạng bột Bảng 3.9 Khả hấp phụ vật liệu dạng bột Mẫu Khối lượng Hấp phụ ion Nồng độ 21 Thời gian Nồng độ Hấp Mn2+ Mn2+ Mn2+ M L9 0,25 L10 0,25 LaNiO3 0,25 La0,8Sr0,2NiO3 0,25 Tử bảng 3.3 nhận thấy: đầu(Co) hấp sau hấp phụ(%) 0,02M 0,02M 0,02M Mn2+ phụ(t) 48 30 phút 1giờ phụ(CM) 0,01M 0,012M 0,018 0,019 50 40 10 Khả hấp phụ LaFeO3 dạng bột sau rửa nước lọc khoảng 40-50% Khả hấp phụ mẫu hệ La Ni không cao so với hệ La Fe Hệ pha tạp vào vị trí có khả hấp phụ không cao hệ không pha tạp III.3.3 Khả tái sử dụng vật liệu Để nghiên cứu khả tái sử dụng vật liệu, sử dụng mẫu L9 để nghiên cứu Sau hấp phụ Mn2+ phần III.3.2, lọc lấy chất rắn, cho vào cốc 50ml, thêm tiếp dung dịch HNO đặc, để nhiệt độ phòng 30 phút Sau lọc lấy chất rắn, đem sấy 120 0C thời gian 30 phút Chất rắn thu đem thử hấp phụ bước nêu phần II.5 Kết sau: khối lượng Mn2+ ban đầu 25,3mg, hấp phụ thời gian giờ, lượng Mn 2+ lại xác định chuẩn độ tạo phức với EDTA thu khối lượng Mn 2+ lại 23,45% %hấp phụ lần 7,3% Nhận xét: vật liệu hấp phụ lần thứ không cao Chúng tiếp tục nghiên cứu trình tái sử dụng mẫu L9 cách tiến hành bước tương tự thay dung dịch HNO3 H2O dung dịch HCl Nhưng hai trường hợp khả hấp phụ lại vật liệu không đáng kể III.4 Hoạt tính xúc tác vật liệu phản ứng oxi hóa m-xylen Chúng chọn mẫu vật liệu số 60 mẫu tổng hợp thuộc hệ trình bày mục III.1 để nghiên cứu hoạt tính xúc tác theo nhiệt độ Phương pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác mẫu phản ứng oxi hóa hoàn toàn m-xylen trình bày cụ thể mục II.3.1 Để đánh giá vai trò xúc tác, đo độ chuyển hóa m-xylen không dùng xúc tác, kết biểu diễn đồ thị hình KXT - III.4.1 Mẫu LaFe0,1Mn0,9O3 Điều kiện thực mẫu: + Khối lượng mẫu: 0.1254g + Nhiệt độ bình sục chứa m-Xylen: 00C + Lưu lượng khí: 2l/h Kết quả: Bảng 3.1 Kết tính toán độ chuyển hóa Nhiệt độ( 0C) α (%) 250 5,6 300 13 22 350 95 v (mmol.h/g) 4,61.10-3 0,098 0,65 Tính lựợng hoạt hóa E: III.4.2 Mẫu La0,8Sr0,2FeO3 Điều kiện thực mẫu: - Khối lượng mẫu: 0.16g -Nhiệt độ bình sục chứa m-Xylen: 00C - Lưu lượng khí: 2l/h - Tiến trình thí nghiệm: +/ Cho hệ vào reactor, đặt lò Nâng nhiệt độ lên 4500C dòng không khí, giữ 2h nhiệt độ +/ Hạ nhiệt độ lò xuống nhiệt độ 250, 300, 3500C Khi ổn định nhiệt chuyển van đưa dòng không khí + m-xylen qua, đo 1h - Kết quả: Bảng 3.13 Kết tính toán độ chuyển hóa Nhiệt độ( 0C) 250 α (%) 5,5 v (mmol.h/g) 0,036 Tính lựợng hoạt hóa E: 300 12,6 0,075 350 99 0,542 Nhận xét: Từ kết cho ta thấy độ chuyển hóa m-xylen dùng xúc tác cao nhiều không dùng xúc tác Nhiệt độ ảnh hửong nhiều đến hoạt tính xúc tác mẫu khảo sát Khi nhiệt độ tăng, độ chuyển hóa tăng, tăng nhanh vùng 3000C gần đạt 100% nhiệt độ 3500C Các mẫu đo đạt giá trị T50 khoảng nhiệt độ 300-3500C 23 Chương Kết luận kiến nghị Kết luận: Trên sở khảo sát yếu tố pH, tỉ lệ axit xitric và tổng ion kim loại, thời gian, nhiệt độ nung ảnh hưởng tới tạo gel, hình thành oxit phức hợp perocskit, từ xác định điều kiện tổng hợp tối ưu: -Hệ LaNiO3 nên tổng hợp pH=7, k=1,6 nung 700oC 3h - Mẫu La0,9Sr0,1NiO3 nên tổng hợp pH=7, k=1,6 nung 700oC 3h - Hệ La1-xSrxFeO3 tổng hợp với k=1,6 k=1,4 và pH=6-7, nung 700oC 2h - Hệ LaFe1-xMnxO3 tổng hợp với k=1,4 pH=5-6, nung 7500C - Hệ La1-xSrxMnO3 tổng hợp với k=1,4 pH=6 8000C Các mẫu vật liệu có kích thước tinh thể tương đối nhỏ (11 – 16nm), kích thước hạt tương đối lớn, độ xốp nhỏ nên diện tích bề mặt riêng tính theo phương pháp BET nhỏ (5,2m 2/g) LaFe0,1Mn0,9O3 mẫu La0,8Sr0,2FeO3 đơn pha có khả xúc tác tốt cho phản ứng chuyển hóa m-xylen (chuyển hóa 100% m-xylen ở 3600C sau khoảng 10 phút phản ứng) Khả hấp phụ kim loại nặng Mn2+, Fe3+, Ni2+… hệ dạng bột khoảng 40-50%, khả tái sử dụng chưa cao Kiến nghị: Cần nghiên cứu sâu để đưa hệ vào ứng dụng xử lí khí thải Cần nghiên cứu thêm việc tái sử dụng vật liệu hấp phụ kim loại nặng nước thải 24