Để giải quyết vấn đề này thì phương pháp oxy hóa hoàn toàn sử dụng vật liệu xúc tác quang trên cơ sở TiO2 đang mở ra hướng mới có hiệu quả cao trong việc xử lý các hợp chất hữu cơ bền vữ
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
NGUYỄN TẤN LÂM
NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ TiO 2 VÀ TiO 2 BIẾN TÍNH TỪ QUẶNG ILMENITE NHẰM ỨNG DỤNG LÀM XÚC TÁC PHÂN HỦY MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI TRONG
MÔI TRƯỜNG NƯỚC
Chuyên ngành : Hóa môi trường
Mã số : 62440120
(DỰ THẢO) TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA MÔI TRƯỜNG
Hà Nội - 2017
Trang 2Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học KHTN, ĐHQG Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS.TS Nguyễn Văn Nội
2 TS Nguyễn Thị Diệu Cẩm
Phản biện:
Phản biện:
Phản biện:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án tiến sĩ họp tại
vào hồi giờ ngày tháng năm 20
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
Trang 3K 2 TiF 6 hydrolysis on morphology, structure and photocatalytic
(2017)
7 Nguyễn Tấn Lâm, Nguyễn Thị Thu Hằng, Nguyễn Phi Hùng,
Nguyễn Thị Diệu Cẩm, Nguyễn Thị Hạnh, Nguyễn Văn Nội, Khảo
sát ảnh hưởng về thành phân pha đến hoạt tính quang xúc tác của
(2), tr 148-154 (2017)
LỜI MỞ ĐẦU
Môi trường nước ngày đã và đang bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi các chất hữu cơ độc hại Để giải quyết vấn đề này thì phương pháp oxy hóa hoàn toàn sử dụng vật liệu xúc tác quang trên cơ sở TiO2 đang mở ra hướng mới có hiệu quả cao trong việc xử lý các hợp chất hữu cơ bền vững Trong khi đó, ilmenit là nguồn quặng sẵn có ở địa phương và có thể được sử dụng để điều chế TiO2 với số lượng lớn Đồng thời, ánh sáng mặt trời được xem là nguồn năng lượng vô tận
để sử dụng cho các phản ứng quang xúc tác Vì vậy, đề tài “Nghiên
làm xúc tác phân hủy một số hợp chất hữu cơ độc hại trong môi trường nước” được chúng tôi lựa chọn nhằm tìm kiếm phương pháp
mới đơn giản, hiệu quả có ý nghĩa cao về mặt khoa học và thực tiễn
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 CÁC NGUỒN KHOÁNG VẬT CHỨA TITAN 1.2.1 Quặng titan trên thế giới
1.2.2 Quặng titan ở Việt Nam 1.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ TiO2 TỪ QUẶNG ILMENIT
1.2.1 Phương pháp phân giải quặng ilmenit bằng axit sulfuric 1.2.2 Phương pháp phân giải quặng ilmenit bằng axit clohyđric 1.2.3 Phương pháp phân giải quặng ilmenit bằng khí clo 1.2.4 Phương pháp phân giải quặng ilmenit bằng amoni florua 1.2.5 Phương pháp phân giải quặng ilmenit bằng axit flohydric 1.2.6 Phương pháp phân giải quặng ilmenit bằng KOH
1.3 VẬT LIỆU TiO2 VÀ TiO2 BIẾN TÍNH 1.3.1 Vật liệu nano TiO2
Trang 41.3.2 Vật liệu TiO2 biến tính
1.4 TỔNG QUAN VỀ PHENOL VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
1.4.1 Giới thiệu chung về phenol
1.4.2 Phương pháp xử lý các hợp chất phenol trong môi trường
nước
1.4.3 Cơ chế phản ứng quang xúc tác phân hủy các hợp chất
phenol
CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM
2.1 ĐIỀU CHẾ TiO2 TỪ QUẶNG ILMENIT
2.1.1 Quy trình điều chế TiO2 từ quặng ilmenit
2.1.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phân giải
quặng
2.1.3 Khảo sát hiệu suất hòa tách titan và thu hồi TiO2 từ quặng
ilmenit
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG VẬT
LIỆU
2.2.1 Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)
2.2.2 Nhiễu xạ tia Rơnghen (XRD)
2.2.4 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
2.2.5 Phổ hồng ngoại (IR)
2.2.3 Hiển vi điện tử quét (SEM)
2.2.7 Phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis)
2.2.6 Đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ nitơ ở 77K (BET)
2.2.8 Phổ phản xạ khuếch tán (UV-Vis-DRS)
2.2.9 Phân tích nhiệt (TG-DTA)
2.2.10 Phổ quang điện tử tia X (XPS)
2.3 NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI, CẤU TRÚC PHA CỦA VẬT
LIỆU TiO2 ĐIỀU CHẾ TỪ K2TiF6
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN ÁN
1 Nguyễn Tấn Lâm, Trần Duy Đãm, Nguyễn Thị Diệu Cẩm,
Nguyễn Văn Nội, Nghiên cứu điều chế K 2 TiF 6 từ ilmenite bằng tác nhân phân giải quặng axit flohydric, Tạp chí Hóa học, Tập 53 (4E1),
tr.47-50 (2015)
2 Nguyễn Tấn Lâm, Trần Duy Đãm, Hồ Thị Nhật Linh, Nguyễn
Thị Diệu Cẩm, Nguyễn Văn Nội, Điều chế TiO 2 từ dịch chiết phân giải quặng ilmenite bằng tác nhân axit flohydric, Tạp chí Hóa học,
Tập 53 (3E12), tr.43-46 (2015)
3 Nguyễn Tấn Lâm, Phạm Minh Hoàng, Nguyễn Phi Hùng, Nguyễn Thị Diệu Cẩm, Nguyễn Thị Hạnh, Nguyễn Văn Nội, Nghiên cứu điều chế TiO2 theo phương pháp thủy phân K2TiF6 trong dung dịch NH3, Tạp chí Hóa học, Tập 53 (5E3), tr.147-151 (2015)
4 Nguyen Tan Lam, Ho Thi Nhat Linh, Nguyen Thi Phuong Le Chi, Nguyen Thi Dieu Cam, Mai Hung Thanh Tung, Nguyen Van
Noi, Modification of titanium dioxide nanomaterials by sulfur for
photocatalytic degradation of methylene blue even under visible light, Journal of science and Technology, 54 (2A), pp 164-170
(2016)
5 Nguyen Tan Lam, Pham Minh Hoang, Vo Thi Huong, Le Duy Thanh, Nguyen Thi Dieu Cam, Nguyen Van Nghia, Nguyen Phi
Hung, Nguyen Van Noi, Preparation of TiO 2 nanofibers by electrospinning method, Vietnam Journal of Chemistry, 54(5e1,2),
pp 410-413 (2016)
6 Nguyen Tan Lam, Nguyen Thi Dieu Cam, Nguyen Phi Hung,
Nguyen Van Noi, Study on the influence of various base agents in
Trang 5KẾT LUẬN
1 Lần đầu tiên thiết lập được quy trình điều chế K2TiF6 từ quặng
ilmenit Bình Định bằng tác nhân phân giải quặng là axit HF Các
điều kiện thích hợp bao gồm: kích thước hạt quặng ≤ 106 mm; thời
gian phản ứng 5 giờ; dung dịch HF 8,4 mol/L; tỉ lệ lỏng/rắn =7 Khi
tiến hành ở các điều kiện này thì hiệu suất của quá trình phân giải
quặng đạt trên 95 %
2 Đã khảo sát quá trình thủy phân K2TiF6 bằng dung dịch bazơ
khác nhau là KOH, NaOH và NH3 Trong đó, sử dụng dung dịch NH3
4 mol/L để tiến hành thủy phân ở nhiệt độ 80 oC là tốt nhất Vật liệu
TiO2 thu được có kích thước phân bố trong khoảng 13 – 19,5 nm Đã
khảo sát quá trình chuyển pha tinh thể từ anatas sang rutil theo nhiệt
độ, tại các giá trị 350; 550 và 800 oC là các mốc về nhiệt độ tương
ứng của sự hình thành pha tinh thể anatas; bắt đầu và kết thúc sự
chuyển pha từ anatas sang rutil
3 Lần đầu tiên điều chế thành công vật liệu TiO2 sợi theo phương
pháp phun tĩnh điện electrospinning với tiền chất chứa titan là K2TiF6
ở điều kiện thích hợp: điện trường là 1 kV/cm và 6 % PVA
4 Đã điều chế thành công vật liệu TiO2 biến tính lưu huỳnh ở các
điều kiện thích hợp gồm: tỉ lệ % mol S/TiO2 ban đầu bằng 25 %;
nhiệt độ nung mẫu là 550 oC và thời gian nung là 5 giờ
5 Đã khảo sát hoạt tính quang xúc tác của vật liệu TiO2 và S-TiO2
theo phản ứng mô hình hóa phân hủy MB
6 Đã ứng dụng các vật liệu TiO2 và S-TiO2 để xử lý phenol Sau
3 giờ xử lý trên xúc tác TiO2 thì độ chuyển hóa của phenol đạt 85,40
%; sau 7 giờ xử lý trên xúc tác S-TiO2 thì độ chuyển hóa phenol đạt
được là 74,41 % khi dùng nguồn sáng kích thích từ đèn compact;
82,92 % với nguồn sáng kích thích là ASMT
2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân K2TiF6
2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung Ti(OH)4 2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của tác nhân bazơ khác nhau trong quá trình thủy phân K2TiF6
2.4.2 Khảo sát các điều kiện thích hợp để điều chế vật liệu S-TiO2
2.3.4 Khảo sát hình thái, cấu trúc pha của vật liệu sợi nano TiO2 2.4 ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU TiO2 BIẾN TÍNH LƯU HUỲNH 2.4.1 Quy trình điều chế vật liệu S-TiO2
2.5 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH XÚC TÁC QUANG CỦA VẬT LIỆU VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ PHENOL
2.5.1 Khảo sát hoạt tính xúc tác quang của vật liệu TiO2 và S-TiO2
2.5.2 Ứng dụng vật liệu TiO2 và S-TiO2 để xử lý phenol
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT PHÂN GIẢI QUẶNG ILMENIT BÌNH ĐỊNH
3.1.1 Hình thái, thành phần hóa học và cấu trúc pha của quặng ilmenit
Quặng thu được sau khi tinh chế sơ bộ bằng phương pháp tuyển trọng lực, tuyển từ có màu xám đen đặc trưng của tinh thể FeTiO3
(xem Hình 3.1)
Hình 3.1 Hình thái
mẫu quặng ilmenit Bình
Định
Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X của
quặng ilmenit Bình Định
Trang 6Bảng 3.1 Thành phần hóa học của quặng ilmenit Bình Định
Thành phần Khối lượng (%) Phương pháp phân tích
Kết quả quả phân tích cho thấy, quặng ilmenit Bình Định có hàm
lượng TiO2 tương đối cao (49,54 %) tồn tại dạng tinh thể ilmenit
(FeTiO3) thuộc kiểu mạng Rhombohedral
3.1.2 Ảnh hưởng của kích thước hạt, thời gian phản ứng,
nồng độ HF và tỉ lệ lỏng/rắn đến hiệu suất phân giải quặng
Kết quả khảo sát về ảnh hưởng của thành phần cấp hạt, thời gian
phản ứng, nồng độ axit HF và tỉ lệ lỏng/rắn đến hiệu suất phân giải
quặng được trình bày ở các Bảng 3.2; 3.3; 3.4; 3.5 và mô tả trên đồ
thị ở các Hình 3.3; 3.4; 3.5; 3.6
Bảng 3.2 Thành phần cấp hạt của quặng ilmenit Bình Định
Kích thước hạt
(d, mm)
Tỷ lệ (%)
Kích thước hạt (d, mm)
Tỷ lệ (%)
d ≤ 0,015 51,50 0,075 < d ≤ 0,106 18,00
0,015 < d ≤ 0,075 20,70 d > 0,106 9,80
Bảng 3.3 Hiệu suất phân giải quặng ilmenit theo thời gian
Thời gian (giờ) 1 2 3 4 5 10
Hiệu suất (%) 56,40 76,28 88,36 92,80 96,06 96,18
Bảng 3.4 Hiệu suất phân giải quặng theo vào nồng độ HF
Nồng độ axit HF (mol/L) 2,8 5,6 7,0 8,4 9,8 11,2
Hiệu suất (%) 50,66 80,26 91,26 94,96 95,02 96,08
3.6.2 Kết quả ứng dụng vật liệu S-TiO 2 để xử lý phenol
Hình 3.55 Dung
lượng hấp phụ phenol của vật liệu S-TiO2-25 theo thời
gian
Hình 3.56 Phổ
UV-Vis của phenol theo thời gian chiếu xạ
bằng đèn compact
Hình 3.57 Phổ
UV-Vis của phenol theo thời gian chiếu xạ
bằng ASMT Kết quả từ đồ thị Hình 3.55 cho thấy, vật liệu S-TiO2-25 cũng có khả năng hấp phụ phenol trong dung dịch nước, cân bằng hấp phụ phenol trên vật liệu S-TiO2-25 là 2 giờ
Kết quả xử lý phenol (Hình 3.56) cho thấy, sau 7 chiếu sáng bằng
ánh sáng khả kiến từ đèn compact thì độ chuyển hóa phenol đạt được
là 74,41 % Trong khi đó, sau 7 chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời thì
độ chuyển hóa phenol đạt được là 82,92 % (Hình 3.57)
Mô hình động học Langmuir-Hishelwood cho thấy có sự phù hợp khá tốt, sự phân hủy phenol trên vật liệu S-TiO2-25 tuân theo theo
quy luật động học của phản ứng bậc 1 (Hình 3.58)
trên vật liệu xúc tác S-TiO2-25 được kích thích bởi (a) nguồn sáng
đèn compact và (b) ASMT
Trang 7Hình 3.50 Dung lượng hấp phụ
phenol của vật liệu TiO2 theo
thời gian
Hình 3.51 Mối quan hệ giữa
độ chuyển hóa phenol và lượng
xúc tác TiO2
Hình 3.52 Mối quan hệ giữa độ
chuyển hóa và nồng độ dung
dịch phenol
Hình 3.53 Mối quan hệ giữa độ
chuyển hóa và thể tích dung
dịch phenol
Hình 3.54 Phổ UV-Vis của phenol theo thời gian chiếu xạ bằng
đèn UV-A
Kết quả xử lý phenol theo thời gian (Hình 3.54) cho thấy, sự phân
hủy phenol trên xúc tác TiO2 với ánh sáng kích thích là đèn UV-A
diễn ra khá nhanh, sau 3 giờ chiếu sáng thì độ chuyển hóa phenol đạt
được là 85,40 %
Bảng 3.5 Hiệu suất phân giải quặng theo tỉ lệ lỏng/rắn
Tỉ lệ lỏng/rắn 3 4 5 6 7 8 9
Hiệu suất (%) 48,00 63,64 81,94 90,82 94,93 95,07 94,96
Hình 3.3 Hiệu suất phân giải
quặng ilmenit theo kích thước
hạt
Hình 3.4 Hiệu suất phân giải
quặng ilmenit theo thời gian
Hình 3.5 Hiệu suất phân giải
quặng ilmenit theo nồng độ HF
Hình 3.6 Hiệu suất phân giải
quặng ilmenit theo tỉ lệ lỏng/rắn Kết quả khảo sát cho thấy, thành phần cấp hạt ≤ 106 mm; thời gian phản ứng 5 giờ; nồng độ axit HF 8,4 mol/L và tỉ lệ lỏng/rắn = 7
là thích hợp cho quá trình phân giải quặng ilmenit
3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN THỦY PHÂN
K2TiF6 TRONG DUNG DỊCH NH3
3.2.1 Đặc trưng về thành phần hóa học và cấu trúc pha của
K 2 TiF 6
Kết quả xác định độ tinh của sản phẩm trung gian K2TiF6 cho thấy, sản phẩm K2TiF6 có độ tinh khiết đạt được là 98,58 % Thành
phần pha được xác định theo phương pháp XRD (Hình 3.8) cho thấy,
K2TiF6 thuộc kiểu mạng hexagonal với kích thước hạt trung bình
Trang 8được xác định theo công thức Debye Scherrer là 106 nm
Nguyên tố Khối lượng (%) Phương pháp phân tích
F 43,10 EDX
F 49,33 So màu với phức
Ziriconi-alizarin sunfonat
Hình 3.7 Phổ tán xạ năng lượng
tia X của K2TiF6
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample K2TiF6
01-073-2110 (C) - Potass ium Titanium Fluoride - K2TiF6 - Y: 83.08 % - d x by: 1 - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 5.71500 - b 5.71500 - c 4.65600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P-3
0 100 200 300 400 500 600 700
2-Theta - Scale
Hình 3.8 Giản đồ XRD của
K2TiF6
3.2.2 Tốc độ thủy phân K 2 TiF 6 theo nhiệt độ và nồng độ dung
dịch NH 3
Kết quả thực nghiệm được trình bày ở Bảng 3.7 và mô tả trên đồ
thị Hình 3.9 và Hình 3.10
Khi tăng nhiệt độ và nồng độ dung dịch NH3 thì tốc độ của quá
trình thủy phân tăng lên rõ rệt và kết quả nghiên cứu cho thấy, dung
dịch NH3 có nồng độ 4 mol/L được lựa chọn là thích hợp cho phản
ứng thủy phân K2TiF6 ở nhiệt độ 80 oC
3.5.3 Kết quả khảo sát hoạt tính xúc tác quang của vật liệu S-TiO 2
Kết quả khảo sát (Hình 3.48 ) cho thấy, vật liệu S-TiO2-25 có khả năng hấp phụ MB tương tự như vật liệu TiO2 không biến tính, tuy nhiên tốc độ đạt cân bằng hấp phụ chậm
Hình 3.48 Dung lượng hấp phụ
MB theo thời gian của vật liệu
S-TiO2-25
Hình 3.49 Độ chuyển hóa MB
theo thời gian chiếu sáng khác
nhau
Kết quả từ Hình 3.49 cho thấy, vật liệu S-TiO2-25 có khả năng phân hủy tốt MB dưới tác dụng của ánh sáng kích thích từ các nguồn sáng khác nhau Sau 3 giờ xử lý thì khả năng chuyển hóa MB đạt 67,05 % khi sử dụng ánh sáng kích thích bằng đèn compact 60 W và giá trị tương ứng khi sử dụng nguồn sáng từ ASMT là 79,16 % 3.6 KẾT QUẢ XỬ LÝ PHENOL TRÊN VẬT LIỆU TiO2 VÀ S-TiO2
3.6.1 Kết quả ứng dụng vật liệu TiO 2 để xử lý phenol
Kết quả từ đồ thị Hình 3.50 cho thấy, vật liệu TiO2 có khả năng hấp phụ phenol khá nhanh, cân bằng hấp phụ được thiết lập sau khoảng thời gian là 30 phút
Kết quả khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng xúc tác phân hủy phenol của vật liệu TiO2 cho thấy, khối lượng chất xúc tác thích hợp là 20 mg; nồng độ của phenol là 10 mg/L và thể tích dung dịch phenol là 50 mL
Trang 9Hình 3.43 Ảnh TEM
của vật liệu S-TiO2-25
nung ở 550 oC
Hình 3.44 (a) Đường
đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ N2 ở 77K
Hình 3.45 (b)
Đường phân bố kích thước mao quản của vật liệu S-TiO2-25
3.5.2.4 Khả năng hấp thụ quang và tính chất nhiệt của vật liệu
Furnace temperature /°C
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
TG/%
-35 -25 -15 -5 5 15 25 35 45
HeatFlow/µ V
-15 -10 -5 0 5 10 15
Peak :125.39 °C
Mass variation: -5.86 %
Mass variation: -18.95 %
Mas s variation: -12.89 %
Figure:
Crucible:PT 100 µl Atmosphere:Air Experiment:Mau T iO2-S
Procedure: RT > 800C (10 C.min-1) (Zone 2) Labsys TG
Exo
Hình 3.46 (a) Phổ
UV-Vis-DRS và (b) xác định Eg theo
hàm Kubelka–Munk
Hình 3.47 Giản đồ phân tích
nhiệt của mẫu vật liệu S-TiO2
-25 sau khi sấy khô
Kết quả từ Hình 3.46a cho thấy, vật liệu TiO2 không biến tính chỉ
hấp thụ photon ánh sáng vùng tử ngoại (dưới 400 nm) Trong khi đó,
mẫu vật liệu TiO2 biến tính bởi lưu huỳnh có khả năng hấp thụ
photon ánh sáng vùng khả kiến (400 – 550 nm) Kết quả xác định
năng lượng vùng cấm theo hàm Kubelka–Munk (Hình 3.46b) chỉ ra
rằng, Eg của vật liệu TiO2 và S-TiO2-25 lần lượt là 3,2 và 3,07 eV
Kết quả phân tích nhiệt (Hình 3.47) cho thấy, vật liệu S-TiO2-25
đạt được sự ổn định nhất tại giá trị nhiệt độ là 550 oC và kết quả này
hoàn toàn phù hợp với kết quả về khảo sát nhiệt độ nung mẫu
Bảng 3.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ của
dung dịch NH3 đến sự thủy phân K2TiF6
Nồng
độ dd
NH 3
(mol/L)
Thể tích
dd
NH 3
(mL)
Thời gian (phút)
Thể tích
dd
NH 3
(mL)
Thời gian (phút)
Thể tích
dd
NH 3
(mL)
Thời gian (phút)
1 541,5 361 322,5 215 201,0 134
4 135,0 90 63,0 42 30,0 20
5 109,5 73 49,5 33 25,5 17
Hình 3.9 Tốc độ thủy phân
K2TiF6 ở các nhiệt độ và nồng
độ NH3 khác nhau
Hình 3.10 Biểu đồ biểu diễn số
mol thực tế theo nồng độ dung
dịch NH3
3.2.3 Kết quả điều chế TiO 2 theo phương pháp thủy phân
K 2 TiF 6 trong dung dịch NH 3
Kết quả từ giản đồ XRD (Hình 3.11) và phổ IR (Hình 3.12) cho
thấy, vật liệu TiO2 sau khi nung ở 450 oC chỉ xuất hiện thành phần pha anatas duy nhất
Trang 10Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample TiO2-450C
01-078-2486 (C) - Anatase, syn - TiO2 - Y: 96.22 % - d x by: 1 - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 3.78450 - b 3.78450 - c 9.51430 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I41/amd (141) -
1)
File: Dinh NCS mau T iO2450C2.raw Type: 2Th/Th locked Start: 20.000 ° End: 70.010 ° Step: 0.030 ° Step time: 1 s Temp.: 25 °C (Room) Time Started: 12 s 2Theta: 20.000 ° Theta: 10.000 °
Left Angle: 23.510 ° - Right Angle: 26.990 ° - Left Int.: 52.7 Cps - Right Int.: 53.6 Cps - Obs Max: 25.351 ° - d (Obs Max): 3.510 - Max Int.: 272 Cps - Net Height: 218 Cps - FWHM: 0.794 ° - Chord Mid.: 2
0
10
40
70
100
130
160
190
220
250
280
310
340
2-Theta - Scale
d= d=
Hình 3.11 Giản đồ XRD của
TiO2 nung ở 450 oC
mẫu nung ở 450 oC, (b) phổ
chuẩn
Phương pháp
Kết quả định lượng thành phần hóa học ở Bảng 3.8 cho thấy, hàm
lượng của TiO2 là 97,64 % và thành phần tạp chất chiếm tỉ lệ 2,36 %
3.2.4 Hiệu suất hòa tách titan và thu hồi TiO 2 từ quặng
limenit
Kết quả xác định hiệu suất hòa tách titan và thu hồi TiO2 từ quặng
ilmenit được trình bày ở Bảng 3.9
Kết khảo sát cho thấy, hiệu suất trung bình của quá trình phân giải
quặng đạt 95,24 % và hiệu suất hòa tách titan (tính theo TiO2) đạt
99,59 % và hiệu suất thu hồi titan dưới dạng TiO2 đạt được hiệu suất
khá cao (91,49 %), tương ứng với mỗi 5 gam quặng ban đầu đem
phân giải sẽ thu được 2,3 gam TiO2 Mặc dù quá trình hòa tách titan
xảy ra gần như triệt để nhưng không thu hồi được hoàn toàn lượng
TiO2 là do trong quá trình chuyển ion phức [TiF6]3- thành kết tủa thì
đã có một lượng nhất định K2TiF6 bị tiêu hao do sự hòa tan
(a)
(b) pha đặc trưng cho tinh thể anatas (Hình 3.39) trên phổ IR (Hình 3.41)
xuất hiện các dao động ứng với các liên kết Ti – O, Ti – O – S, O – H
và S = O; Thành phần hóa học được xác định theo phương pháp hóa học cho thấy, TiO2 chiếm 92,24 % và S là 0,27 % theo khối lượng
Kết quả từ phổ XPS (xem Hình 3.42) cho thấy, trạng thái hóa trị
của lưu huỳnh là S4+ (trong liên kết Ti-O-S) và S6+ (trong SO42-)
O1s
Hình thái học vi cấu trúc và tính chất xốp của vật liệu được nghiên cứu đặc trưng theo phương pháp TEM và BET Kết quả chụp ảnh TEM cho thấy, sự tồn tại của SO42- trên bề mặt của TiO2 đã làm thay đổi về hình thái bề mặt so với TiO2 tinh khiết Diện tích bề mặt riêng của vật liệu S-TiO2-25 được xác định bằng 40,4379 m2/g