Nghiên cứu khả năng hấp phụ và quang xúc tác của vật liệu nano composite của ZnO trên chất mang có nguồn gốc tự nhiên

Nghiên cứu khả năng hấp phụ và quang xúc tác của vật liệu nano composite của ZnO trên chất mang có nguồn gốc tự nhiên Nghiên cứu khả năng hấp phụ và quang xúc tác của vật liệu nano composite của ZnO trên chất mang có nguồn gốc tự nhiên luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS

TS Nguyễn Đình Bảng - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN đã giao

đề tài và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Với l ng iết ơn sâu sắ , em xin g i lời ảm ơn hân th nh tới TS Nguyễn Minh Phương đã nhi t tình gi p đ , ho em nh ng kiến thứ qu u trong qu trình thự hi n luận văn

Em xin hân th nh ảm ơn th y, trong ph ng th nghi m H a M i Trường đã tận tình h ảo v hướng ẫn em trong suốt thời gian l m vi tại ph ng

th nghi m

Cuối cùng em xin g i lời cảm ơn tới gia đình, người thân và bạn

è đã lu n ên ạnh động viên tôi trong suốt thời gian hoàn thành luận

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 - TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về vật li u nano ZnO 2

1.1.1 Đặ trưng ấu trúc của ZnO 2

1.1.2 Hoạt tính quang xúc của ZnO 3

1.1.3 Ứng dụng của vật li u nano ZnO 6

1.1.4 Một số phương ph p điều chế ZnO 8

1.2 Vật li u nano composite ZnO/Bentonit 10

1.2.1 Bentonit 10

1.2.2 Một số phương ph p hế tạo vật li u tổ hợp quang xúc tác trên chất mang 14

1.3 Tổng quan thực trạng ô nhiễm chất màu d t nhuộm 15

1.4 Tổng quan thực trạng ô nhiễm thuốc trừ sâu 16

Chương 2 - THỰC NGHIỆM 18

2.1 Dụng cụ và hóa chất 18

2.1.1 Dụng cụ 18

2.1.2 Hóa chất 18

2.2 Đối tượng v phương ph p nghiên ứu 18

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 18

2.2.2 Phương ph p tổng hợp vật li u 20

2.2.3.Một số phương ph p x định đặ trưng ấu trúc và tính chất vật li u 21

2.2.4 Phương ph p xây ựng đường đẳng nhi t hấp phụ 25

2.2.5 Phương ph p định lượng phẩm màu Direct Blue 71 28

2.2.6 Phương ph p định lượng thuốc trừ sâu Methomyl 30

2.3 Thí nghi m khảo sát khả năng hấp phụ của vật li u 31

2.3.1 Khảo sát khả năng hấp phụ của vật li u đối với phẩm màu DB 71 31

2.3.2 Khảo sát khả năng hấp phụ của vật li u đối với thuốc trừ sâu Methomyl 32

2.4 Thí nghi m khảo sát hoạt tính quang xúc tác của vật li u 32

2.4.1 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác của vật li u đối với phẩm màu DB 71 32

2.4.2 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác của vật li u đối với thuốc trừ sâu Methomyl

33

Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Đặ trưng ấu trúc vật li u của nano ZnO và ZnO/Bentonit 34

3.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X 34

3.1.2 Phổ UV- VIS 36

3.1.3 Đặ trưng hình th i ề mặt vật li u bằng kính hiển vi đi n t quét 37

3.1.4 pH trung h a đi n ủa vật li u 38

3.2 Khả năng hấp phụ và quang xúc tác của vật li u đối với DB 71 39

3.2.1 Khả năng hấp phụ DB 71 của vật li u 39

3.2.2 Khảo sát hoạt tính xúc tác phân hủy phẩm màu DB 71 của vật li u 43

3.3 Khả năng hấp phụ và quang xúc tác của vật li u đối với Methomyl 49

3.3.1 Khả năng hấp phụ Methomyl của vật li u 49

3.3.2 Khảo sát hoạt tính xúc tác phân hủy Methomyl của vật li u 51

KẾT LUẬN 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Một vài thông số của ZnO 3

Bảng 1.2 Hoạt tính quang xúc tác phân hủy của ZnO đối với một số chất ô nhiễm h u ơ 7

Bảng 2.1 Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ của dung dịch DB 71 29

Bảng 2.2 Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ của dung dịch thuốc trừ sâu Methomyl 30

Bảng 3.1 Kết quả x h định pHpzc của vật li u ZnO/Bent (3) 39

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ của các vật li u 40

Bảng 3.3 Kết quả khảo s t ung lượng hấp phụ của các vật li u 41

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát hoạt tính quang xúc tác của các vật li u trong vùng ánh sáng khả kiến 43

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của nguồn chiếu sáng tới hi u suất x lý DB 71 44

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của h m lượng x t đến hi u suất x lý DB 71 45

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của pH đến hi u suất x lý DB 71 48

Bảng 3.8 Kết quả khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ của vật li u 49

Bảng 3.9 Kết quả khảo s t ung lượng hấp phụ của vật li u 50

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của tác nhân chiếu sáng tới hi u suất x lý Methomyl 51

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của h m lượng x t đến hi u suất x lý Methomyl 53

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của pH đến hi u suất x lý Methomyl 55

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc ô mạng ơ sở tinh thế ZnO 2

Hình 1.2 Cơ hế tạo gốc hoạt động trên vật li u bán dẫn 4

Hình 1.3 Cơ hế quá trình xúc tác quang trên vật li u bán dẫn 5

Hình 1.4 Một số dạng thù hình của ZnO 9

Hình 1.5 Cấu trúc montmorillonit 12

Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp ZnO/Bentonit theo phương ph p sol - gel 21

Hình 2.2 Sự nhiễu xạ tia X qua mạng tinh thể 22

Hình 2.3 Đồ thị x định pHpzc của vật li u 25

Hình 2.4 Đường hấp phụ đẳng nhi t Langmuir 28

Hình 2.5 Sự phụ thuộc của Ct/q vào Ct 28

Hình 2.6 Đường chuẩn x định nồng độ DB 71 30

Hình 2.7 Đường chuẩn x định nồng độ Methomyl 31

Hình 3.1 Giản đồ XRD của Bentonit 34

Hình 3.2 Giản đồ XRD của ZnO 34

Hình 3.3 Giản đồ XRD của ZnO/Bent (1) 35

Hình 3.4 Giản đồ XRD của ZnO/Bent (2) 35

Hình 3.5 Giản đồ XRD của ZnO/Bent (3) 36

Hình 3.6 Phổ UV-VIS của vật li u 37

Hình 3.7 Ảnh SEM của mẫu vật li u ZnO/Bent (1) 37

Hình 3.8 Ảnh SEM của mẫu vật li u ZnO/Bent (2) 38

Hình 3.9 Ảnh SEM của mẫu vật li u ZnO/Bent (3) 38

Hình 3.10 Đồ thị x định pHpzc của vật li u ZnO/Bent (3) 39

Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn thời gian cân bằng hấp phụ của các vật li u 40

Hình 3.12 Đường thẳng x định ung lượng hấp phụ cự đại 42

Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn hoạt tính quang xúc tác của các vật li u 43

Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nguồn chiếu sáng tới hi u suất x lý DB 71 45

Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của h m lượng x t đến hi u suất x lý

DB 71 46

Hình 3.16 Phổ UV- VIS của DB 71 47

Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hi u suất x lý DB 71 48

Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn thời gian cân bằng hấp phụ của các vật li u 50

Hình 3.19 Đường thẳng x định ung lượng hấp phụ cự đại của vật li u 51

Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tác nhân chiếu sáng tới hi u suất x lý Methomyl 52

Hình 3.21 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của h m lượng xúc tác đến hi u suất x lý Methomyl trong điều ki n chiếu sáng bằng đèn UV 53

Hình 3.22 Phổ hấp thụ ánh sáng vùng t ngoại của Methomyl 54

Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hi u suất x lý Methomyl 55

MỞ ĐẦU

Với sự phát triển của nền kinh tế - xã hội, vấn đề ô nhiễm m i trường nước, đặc bi t là sự ô nhiễm bởi các chất h u ơ đang ng y ng trở nên nghiêm trọng Các nhóm chất h u ơ nhiễm rất đa ạng, tuỳ thuộc vào nguồn thải Trong đ , nhóm các hợp chất màu h u ơ từ quá trình d t nhuộm và nhóm các hoá chất bảo v thực vật từ hoạt động nông nghi p, pha chế trong công nghi p hoá chất đang l

nh ng đối tượng đang được quan tâm x lý

Trong nh ng năm g n đây, vi c s dụng quang xúc tác bán dẫn để ứng dụng trong x lý các hợp chất h u ơ đã thu được nh ng thành tựu đ ng kể Một số chất bán dẫn dạng nano đã được nghiên cứu s dụng làm chất x t quang như như

gốc tự do có tính oxy hóa mạnh đang thu h t sự quan tâm trong lĩnh vực nghiên cứu

ơ ản và ứng dụng Vật li u ZnO nano hi n nay đang được nhiều nhà khoa học quan tâm do nh ng đặc tính vật lý mới mà vật li u khối kh ng đượ , trong đ

nhi t độ phòng c 3,2 eV, theo một số kết quả nghiên cứu an đ u cho thấy, so với các chất xúc tác quang khác, ZnO nano thể hi n ưu điểm vượt trội do giá thành thấp, hi u năng x t quang ao, ễ điều chế và thân thi n với m i trường

Bentonit là khoáng sét sẵn có và rẻ tiền ở Vi t Nam, có cấu trúc lớp thuộc họ vật li u mao quản trung bình, có khả năng hấp phụ tốt các hợp chất h u ơ k h thước lớn, cồng kềnh Vi c s dụng Bentonit làm pha nền cho vật li u nano composite của ZnO có thể tận dụng được khả năng lưu gi tốt các tác nhân ô nhiễm ũng như tâm hoạt động xúc tác, từ đ gi p nâng ao hi u quả xúc tác

Chính vì vậy, trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu tổng hợp và khảo sát khả năng hấp phụ và hoạt tính xúc tác của vật li u nano composite ZnO/Bentonit đối với các hợp chất h u ơ kh nhau

Chương 1 - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về vật liệu nano ZnO

1.1.1 Đặc trưng cấu trúc của ZnO

Tinh thể ZnO được hình thành từ nguyên tố nhóm IIB (Zn) và nguyên tố nhóm VIA (O) Tinh thể ZnO tồn tại ưới 3 dạng cấu trúc: tinh thể lụ phương kiểu wurtzit, tinh thể lập phương đơn giản kiểu NaCl và tinh thể lập phương giả kẽm Tinh thể lụ phương kiểu wurtzit hình th nh trong điều ki n thường, nên phổ biến nhất Tinh thể lập phương kiểu sphalerit ch đượ hình th nh trong điều ki n ZnO được kết tinh trên các chất nền có cấu trúc ô mạng ơ sở thuộc tinh thể lập phương Tinh h lập phương kiểu halit ch đượ hình th nh trong điều ki n nhi t động cao [12, 21]

Hình 1.1 Cấu trúc ô mạng cơ sở tinh thế ZnO (a) Tinh thể lục phương kiểu wurtzit

(b) Tinh thể lập phương đơn giản kiểu NaCl (c) Tinh thể lập phương giả kẽm

Cấu trúc lụ phương wurtzite ủa ZnO dựa trên liên kết đồng hóa trị của một

0,52069 – 0,5214 nm

Hai đặ trưng quan trọng của cấu trúc này là không có sự đối xứng tâm ở các

tứ di n, các mặt tinh thể này sắp xếp luân phiên dọc theo trục c tạo nên mạng tinh thể ZnO với liên kết ion mạnh Sự hình thành mặt phân cự ương (Zn) v mặt

phân cực âm (O) do hai ion t h đi n tạo ra, kết quả làm xuất hi n một mômen

lư ng cực phân bố ngẫu nhiên dọc theo trục c, thực nghi m đã hứng tỏ rằng hình thái học và sự phát triển của tinh thể phụ thuộc trạng th i năng lượng bề mặt của các mặt phân cực này [4,9, 21]

chuyển sang màu vàng (sau khi làm lạnh trở lại màu trắng) ZnO là chất bán dẫn có vùng cấm thẳng và khá lớn (khoảng 3,37 eV ở nhi t độ phòng), có khả năng hấp thụ tia cực tím và ánh sáng ước sóng nhỏ hơn 366 nm

Bảng 1.1 Một vài thông số của ZnO

1.1.2 Hoạt tính quang xúc của ZnO

Ngày nay, có rất nhiều loại vật li u bán dẫn đã được nghiên cứu cho xúc tác

đều có thể ứng dụng làm xúc tác quang hóa ZnO là một chất bán dẫn, năng lượng vùng cấm khoảng 3,3 eV, năng lượng liên kết lớn (60 MeV), kh ng độc hại

và thân thi n với m i trường Vật li u nano ZnO là vật li u ứng dụng trong xúc tác quang hi u quả nhất N được s dụng rộng rãi để x l nước thải, như hất thải in

ấn, d t nhuộm, nước thải từ s a và thực phẩm, thuốc và thuốc trừ sâu,

Cơ chế của quá trình phân hủy quang xúc tác:

Đ u tiên, chất h u ơ hấp phụ lên trên bề mặt xúc tác, tại đây qu trình phân huỷ chất h u ơ sẽ xảy ra nhờ quá trình quang xúc tác Sự gia tăng khả năng hấp phụ các chất h u ơ trên gi thể rắn là thuận lợi chính dẫn đến sự gia tăng hoạt tính quang h a Hình 1.2 trình y ơ hế tạo gốc hoạt động trên vật li u bán dẫn

Hình 1.2 Cơ chế tạo gốc hoạt động trên vật liệu bán dẫn

Khi chất bán dẫn bị kích thích bởi photon năng lượng lớn hơn năng

vùng dẫn Kết quả là vùng dẫn sẽ có nh ng ele tron mang đi n tích âm do quá trình bức xạ photon tạo ra gọi là electron quang sinh và trên vùng hóa trị sẽ có các lỗ

sinh và lỗ trống quang sinh chính là tác nhân tạo ra các gốc tự do, có khả năng oxi

quang sinh có khả năng kh từ +0,5 đến -1,5 V; các lỗ trống quang sinh có khả năng oxi h a từ +1,0 đến +3,5 V

Các eletron quang sinh và các lỗ trống quang sinh có thể di chuyển ra bề mặt hạt xúc tác và tác dụng trực tiếp hay gián tiếp với các chất hấp phụ trên bề mặt Nếu chất hấp phụ trên bề mặt là chất cho electron thì các lỗ trống quang sinh sẽ tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp để tạo ra ion ương Tương tự nếu chất hấp phụ trên bề mặt

là chất nhân electron thì eclectron quang sinh sẽ tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp tạo ra ion âm

Mặt kh để phản ứng oxi hóa xảy ra trực tiếp trên bề mặt bán dẫn, năng lượng vùng hóa trị của xúc tác bán dẫn phải có thế oxi h a ao hơn thế oxi hóa của chất phản ứng trong điều ki n khảo sát

Hình 1.3 Cơ chế quá trình xúc tác quang trên vật liệu bán dẫn

Các quá trình oxi hóa xảy ra sau khi ZnO bị kích thích dẫn đến phân tách các cặp electron – lỗ trống

Các electron quang sinh trên bề mặt chất xúc tác có khả năng kh mạnh Nếu

Các gốc tự do OH, O2, đ ng vai tr quan trọng trong ơ hế quang phân

không chọn lọc và có khả năng oxi h a nhanh h ng h u hết các chất h u ơ [5, 8]

Động học của quá trình quang xúc tác trên ZnO

Tương tự các quá trình xúc tác dị thể truyền thống về mặt động học phản ứng, quá trình xúc tác quang có thể hia l m 5 giai đoạn độc lập nối tiếp nhau:

- Chuyển các chất phản ứng trong pha lỏng lên bề mặt xúc tác

- Hấp phụ ít nhất một trong nh ng chất phản ứng lên bề mặt chất xúc tác

- Phản ứng trong pha hấp phụ

- Giải hấp phụ các sản phẩm phản ứng

- Chuyển các sản phẩm phản ứng khỏi bề mặt phân giới gi a hai pha

Phản ứng xúc tác quang xảy ra trong pha hấp phụ Quá trình quang hóa xúc tác ch khác quá trình xúc tác dị thể truyền thống ở kiểu hoạt hóa xúc tác Trong quang hóa xúc tác là quang hoạt hóa còn xúc tác dị thể truyền thống là hoạt hóa nhi t Quá trình phân hủy quang x t ũng tuân theo phương trình động học Langmuir - Hinshelwoo đặ trưng ho qu trình x t

1.1.3 Ứng dụng của vật liệu nano ZnO

Vật li u ZnO có nhiều ứng dụng trong khoa học công ngh v đời sống

Trong công nghi p sản xuất cao su, khoảng một n a lượng ZnO trên thế giới được dùng làm chất hoạt h a trong qu trình lưu h a tự nhiên và nhân tạo Kẽm oxit

l m tăng độ đ n hồi và sức chịu nhi t của ao su Lượng kẽm trong cao su từ 2 – 5

%

Trong lĩnh vực sản xuất thủy tinh, men, đồ gốm: kẽm oxit có khả năng l m giảm sự giãn nở vì nhi t, hạ nhi t độ nóng chảy, tăng độ bền hóa học cho sản phẩm

N đượ ùng để tạo độ bóng hoặ độ mờ

Ngoài ra, ZnO còn có nhiều ứng dụng trong x l m i trường Với hoạt tính quang x t ao, ZnO được s dụng làm chất x t quang để phân hủy các chất gây ô nhiễm m i trường Có nhiều công trình khoa họ đã nghiên ứu về khả năng phân hủy chất ô nhiễm của ZnO

Hadj Benhebal và các cộng sự đã tổng hợp bột ZnO theo phương ph p sol – gel, sản phẩm ZnO thu được có khả năng phân hủy 60 % dung dịch phenol nồng độ 0,2 g/l sau 120 phút chiếu sáng bằng đèn UV với lượng ZnO là 1,5 g/l [16]

Cũng đã nhiều nghiên cứu về khả năng phân hủy phẩm m u của ZnO ZnO, với h m lượng 0,06 g/l, có khả năng phân hủy 70,4% phẩm màu Acid Red 14 (nồng độ 20 mg/l) trong 3,5 giờ chiếu sáng bằng đèn UV [18] Hi u suất x lý phẩm màu Rhodamine B (nồng độ 4,8 mg/l) của ZnO (1g/l) đạt 40% trong 30 ph t ưới ánh sáng mặt trời [19] Với lượng ZnO 0,16 g/l, có khả năng l m mất màu của phẩm màu Acid Orange 7 trong 60 phút với nồng độ A i Orange 7 an đ u là 0,02g/l [14] Một số công trình nghiên cứu về khả năng phân hủy các hợp chất h u

ơ ủa ZnO được trình bày trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Hoạt tính quang xúc tác phân hủy của ZnO đối với một số chất ô

nhiễm hữu cơ [19]

H u hết OPP bị phân hủy

Dimethoate Đèn ao p thủy ngân 125W

Phân hủy hoàn toàn sau 3 giờ chiếu sáng trong khi ch giảm 32% trong DOC trong

Nhiều công trình khoa họ ũng đã ng ố khả năng phân hủy rất tốt các hợp chất h u ơ ủa ZnO khi kết hợp với một số các nguyên tố, oxit khác [19], hoặc phân tán trên chất nền như montmorillonite [17, 18, 23]

1.1.4 Một số phương pháp điều chế ZnO

1.1.4.1 Phương pháp kết tủa

Kết tủa là một phương ph p được s dụng rộng rãi trong vi điều chế ZnO Kẽm oxit được tạo ra bằng phương ph p kết tủa k h thước hạt đồng nhất và di n

nhi t độ và thời gian kết tủa, nồng độ chất phản ứng Với mỗi điều ki n tổng hợp khác nhau, các hạt nano ZnO có hình thái cấu trúc khác nhau, bao gồm dạng hạt, dạng sợi, dạng que, dạng ống và nhiều hình thái phức tạp khác [9, 20]

Hình 1.4 Một số dạng thù hình của ZnO (a)Hình hoa; (b) Hình que; (c) Hạt gạo; (d) Hình dây

1.1.4.2 Phương pháp sol – gel

Phương pháp sol – gel là quá trình chuyển hoá sol thành gel Phương pháp này thường trải qua các giai đoạn sol và gel do sự ngưng tụ các hạt keo thu được Bằng phương pháp này có thể thu được vật li u k h thước nano với độ tinh khiết cao, độ lớn đồng nhất Quy trình chung của phương ph p sol – gel thực hi n theo sơ

hất oxit

được nhờ phương ph p sol – gel đã trở th nh để tài nghiên cứu phổ biến v được

phản ánh trong nhiều ấn phẩm khoa học [10, 16]

1.1.4.3 Phương pháp thủy nhiệt

Thuỷ nhi t là sự tiến hành các phản ứng hoá học với sự có mặt của dung môi (có thể l nước) trong một h kín ở điều ki n nhi t độ cao và áp suất lớn hơn 1 atm Phương ph p thuỷ nhi t được ứng dụng để: Tổng hợp nh ng vật li u phức tạp, chế tạo vật li u có cấu trúc nano, tách kim loại ra khỏi quặng

G n đây, phương ph p thuỷ nhi t đã được nâng cao bằng cách kết hợp với phương ph p vi s ng v phương ph p siêu âm, trộn ơ học, Bằng phương ph p này, ta có thể thu được các tinh thể nano, dây nano, thanh nano, ống nano

Dem „Yanets s dụng phương ph p thủy nhi t để tổng hợp tinh thể nano kẽm oxit với hình dạng v k h thước khác nhau [15] Phản ứng của kẽm acetat hay

chất, sau đ kết tinh, tạo tinh thể ZnO có cấu trúc lụ gi v k h thước 100 nm –

20 μm Tăng thời gian thủy nhi t sẽ l m tăng đường kính của hạt ZnO Sau quan sát

kh như quartz, risto alit, fel espar, iotit, kaolinit, illit, pyroxen, zircon, calcit,

Đ i khi người ta còn gọi khoáng bentonit là montmorillonit Công thứ đơn giản

Tuy nhiên, thành ph n hoá học của montmorillonit luôn khác với thành ph n biểu

diễn theo lý thuyết do có sự thay thế đồng hình của các cation kim loại như Al3+,

tự nhiên với sự biến thiên trong thành ph n phụ thuộc trên nhóm của họ và nguồn gốc của chúng Công thức phân t chung của MMT được biết th ng thường là

hoá học của montmorillonit với thành ph n chủ yếu là các nguyên tố Si và Al, còn

có các nguyên tố như Mg, Fe, Na, Ca,…Ngo i ra trong kho ng thêm một số

1 : 2 đến 1 : 4

1.2.1.2 Cấu trúc montmorillonit

Cấu trúc tinh thể MMT được ch ra trong hình 1.5, mạng tinh thể của

lớp tứ di n ũng thuộc lớp bát di n Nguyên t Si trong lớp tứ di n thì phối trí với 4 nguyên t oxi định vị ở bốn góc của tứ di n Nguyên t Al (hoặc Mg) trong lớp bát

di n thì phối trí với 6 nguyên t oxy hoặ nh m hyđroxyl (OH) định vị ở 6 góc của bát di n đều Ba lớp này chồng lên nhau hình thành một tiểu c u sét hoặc một đơn

vị ơ sở của nanoclay Bề dày của tiểu c u k h thước khoảng 1 nm (10 Å) và chiều dài của tiểu c u thay đổi từ h ng trăm đến hàng nghìn nm Trong tự nhiên,

nh ng tiểu c u sét sắp xếp chồng lên nhau tạo thành khoảng cách gi a các lớp, khoảng h n y thường được gọi là khoảng h “Van e Waals”, l khoảng không gian gi a hai lớp sét Sự hình thành nanoclay trong tự nhiên có sự thay thế đồng hình, nguyên t Si hoá trị 4 trong lớp tứ di n được thay thế một ph n bởi nguyên t

Al hoá trị 3 và nguyên t Al hoá trị 3 trong lớp bát di n thì được thay thế một ph n bằng các nguyên t có hoá trị 2 như Fe v Mg Sự thiếu hụt đi n t h ương trong đơn vị ơ sở, dẫn đến bề mặt của các tiểu c u sét mang đi n t h âm Đi n tích âm

cho thấy sự thay thế đồng hình của một số ion Al, Fe, Mg,…trong tứ di n và bát

di n, ũng như khoảng cách của lớp sét

Hình 1.4 Cấu trúc montmorillonit (a) Đơn vị cơ bản của tinh thể Montmorillonit; (b) Cấu trúc 2:1 của

Montmorillonit

1.2.1.2 Nguồn tài nguyên Bentonit ở Việt Nam

Hi n nay nướ ta đã ph t hi n đượ hơn hai hục mỏ v điểm quặng Bentonit Đa ph n các mỏ có tr lượng lớn đều tập trung ở ph a Nam (Lâm Đồng, Bình Thuận, Thành phố Hồ Ch Minh,…) Ở phía Bắc, Bentonit tập trung ở vùng đồng bằng Bắc Bộ và Thanh Hóa Một số mỏ Bentonit lớn ở nướ ta đã đượ thăm

dò khai thác là [6]:

Mỏ Bentonit Tam Bố - Di Linh - Lâm Đồng đã đượ thăm dò địa hất và xác

nhận mỏ có tr lượng khoảng 542.000 tấn, hất lượng Bentonit khá tốt, điều ki n địa hất thuỷ văn, địa hất công trình thuận lợi Tại mỏ Tam Bố có 5 thân sét Bentonit, với hiều dài thay đổi từ 400 đến 840 m, hiều dày khoảng 1 – 7 m, i n

độ keo từ 0,29 – 0,42; dung lượng trao đổi cation khoảng 25,01 – 48,5 mgđl/100g sét khô

Mỏ Bentonit Tuy Phong - Bình Thuận đã đượ phát hi n tại Nha Mé, Vĩnh

Hảo (huy n Tuy Phong, t nh Bình Thuận) Đây là loại Bentonit Na Hàm lượng Mont từ 10 – 20% H số độ keo từ 0,20 – 0,22 Dung tích trao đổi cation khoảng 15,62 – 19,67 mgđl/100g

Mỏ Bentonit Cổ Định (Thanh Hoá): nằm trong khu bãi thải ủa chân Núi

Nưa Bentonit là sản phẩm thải trong quá trình khai thác và làm giàu quặng cromit Hàm lượng Mont nguyên khai là 43,9% Dung lượng trao đổi cation đạt 52,9 mgđl/100 g sét khô

Các mỏ Bentonit khác nói chung có tr lượng ít, hàm lượng thấp và hưa

đượ điều tra, đ nh giá đ y đủ

1.2.1.3 Ứng dụng của bentonit trong lĩnh vực môi trường

Bentonit đã được biết đến và s dụng từ lâu với nh ng tính chất đa ạng của nó: Làm vật li u tẩy, lọc trong nhiều ngành công nghi p hóa họ như: lọc d u, hóa

d u, ược phẩm, thực phẩm, d t nhuộm, chất tẩy r a, … Chất kết nh, khu n đ trong công nghi p luy n kim; Phụ gia trong các ngành công nghi p cao su, giấy, thuốc trừ sâu, phân n sinh h a, sơn, gốm sứ, làm dung dịch khoan sâu

Bentonit có cấu trúc lớp v tương đối xốp, vì vậy trong lĩnh vực x lí môi trường Bentonit thường được s dụng như một vật li u hấp phụ tự nhiên và làm pha nền để phân tán xúc nhằm tăng i n tích bề mặt riêng của x t ũng như tăng khả năng hấp phụ của xúc tác

Bùi Văn Thắng và nhóm nghiên cứu đã điều chế vật li u Bentonit biến tính

hấp phụ 70% Phốtpho trong nước hồ Hoàn Kiếm sau 6 giờ [7]

Satish Meshram đã điều chế vật li u ZnO/Bentonit để x lý phenol trong

Ngoài ra, còn có rất nhiều nghiên cứu về ứng dụng của Bentonit ở Vi t Nam [1, 6]

1.2.2 Một số phương pháp chế tạo vật liệu tổ hợp quang xúc tác trên chất mang

1.2.2.1 Phương pháp tẩm

Chất mang ở thể rắn hoặc huyền phù, được tẩm lên bởi các dung dịch muối hay phức kim loại Sau đ trộn đều, sấy khô rồi đem nung Dung ịch muối kim loại thường là nh ng hợp chất dễ bị phân hủy Dạng hoạt động trên chất mang sau khi nung có thể là kim loại, oxit, phứ ,…

Phương ph p n y thực hi n tương đối đơn giản, có thể thu đượ đơn lớp hay

đa lớp trên chất mang Tuy nhiên oxit kim loại khó có thể phân bố đồng đều lên chất mang

1.2.2.2 Phương pháp kết tủa

Phương ph p n y được thực hi n bằng cách khuấy trộn gel khô của chất mang trong dung dịch muối hoặc phức kim loại, sau đ điều ch nh pH và thêm các hóa chất c n thiết để kết tủa hydroxit kim loại, rồi lọc r a, sấy khô và nung

Với phương ph p kết tủa, ũng thể thu đượ đơn lớp hay đa lớp oxit kim loại trên chất mang Nhượ điểm của phương ph p n y l sự phân tán của oxit kim loại trên chất mang sẽ kh đồng đều Phương ph p n y thường được s dụng trong chế tạo vật li u nền

1.2.2.3 Phương pháp đồng kết tủa

Đồng kết tủa là sự kết tủa đồng thời của một cấu t tan ình thường với một cấu t lớn từ cùng một dung dịch do sự hình thành các tinh thể hỗn hợp bằng cách hấp thụ, hấp phụ hay ơ họ Phương ph p đồng kết tủa l phương ph p thể thu được nhiều vật li u c k h thước nano mét dạng bột Nguyên tắc của phương ph p này là trộn dung dị h đ u lại với nhau, sau đ tiến hành thủy phân nhằm thu được kết tủa Tiến hành lọc r a, đồng thời nung nóng sẽ thu được vật li u k h thước nano mét

Vật li u được tổng hợp theo phương ph p n y k h thước nhỏ (c nano mét), độ đồng đều ao o được trộn lẫn ở cấp độ phân t Tuy nhiên nhượ điểm của n l đ i hỏi phải chuẩn bị được hỗn hợp theo tỷ l hợp thứ , đồng thời c n phải khống chế điều ki n tổng hợp khá nghiêm ngặt

1.2.2.4 Phương pháp sol - gel

Phương ph p sol - gel được s dụng để điều chế các loại vật li u xúc tác: kim loại xúc tác/chất nền, hỗn hợp các oxit S dụng phương ph p n y thể tạo

ra lớp oxit kim loại phân tán trên bề mặt kh đồng nhất, k h thước hạt xúc tác c nano

1.3 Tổng quan thực trạng ô nhiễm chất màu dệt nhuộm

Quá trình d t, nhuộm có s dụng hóa chất như x t, nướ Javen… v rất nhiều nướ trong ng đoạn sản xuất Lượng nước thải sau sản xuất không được x l , thường được thải trực tiếp ra cống rãnh v đổ thẳng xuống hồ, ao, sông ngòi gây ô nhiễm nghiêm trọng t ng nước mặt, mạ h nước ng m

Ô nhiễm nước thải d t nhuộm phụ thuộc các hóa chất, chất trợ, thuốc nhuộm

và công ngh s dụng Đối với nước thải d t nhuộm thì nguồn ô nhiễm do chất trợ

và hóa chất d t nhuộm có thể được giải quyết bằng phương ph p truyền thống, trong khi đ , nhiễm do thuốc nhuộm trở thành vấn đề chủ yếu đối với nước thải

d t nhuộm Thuốc nhuộm s dụng hi n nay là các thuốc nhuộm tổng hợp h u ơ

Phẩm nhuộm là nh ng hợp chất h u ơ m u, khả năng nhuộm màu các vật li u như vải, giấy, nhựa, da Ngoài nh ng nhóm mang màu (quinon, azo, nitro),

v tăng t nh m ủa phẩm vào sợi Các thuốc nhuộm h u ơ n i hung được xếp

Các kiểm tra về tính kích thích da, mắt cho thấy đa số thuốc nhuộm không gây kích thích với vật th nghi m (thỏ) ngoại trừ một số cho kích thích nhẹ

Tác hại gây ung thư v nghi ngờ gây ung thư: kh ng loại thuốc nhuộm

nào nằm trong nhóm gây ung thư ho người Các thuốc nhuộm azo được s dụng

nhiều nhất trong ngành d t, tuy nhiên ch có một số màu azo, chủ yếu là thuốc

nhuộm benzidin, có tác hại gây ung thư C nh sản xuất hâu Âu đã ngừng sản xuất loại n y, nhưng trên thực tế chúng vẫn được tìm thấy trên thị trường do giá thành rẻ và hi u quả nhuộm màu cao

Khi đi v o nguồn nước nhận như s ng, hồ,… với một nồng độ rất nhỏ thuốc nhuộm đã ho ảm nhận về màu sắc Thuốc nhuộm hoạt tính s dụng càng nhiều thì

m u nước thải ng đậm M u đậm của nước thải cản trở sự hấp thụ oxy và ánh sáng mặt trời, gây bất lợi cho sự hô hấp, sinh trưởng của các loài thủy sinh vật Nó

t động xấu đến khả năng phân giải của vi sinh đối với các chất h u ơ trong nước thải Các nghiên cứu cho thấy khả năng phân giải trực tiếp thuốc nhuộm hoạt tính bằng vi sinh rất thấp

1.4 Tổng quan thực trạng ô nhiễm thuốc trừ sâu

Thuốc trừ sâu là nh ng hợp chất hóa họ (v ơ, h u ơ), nh ng chế phẩm sinh học, nh ng chất hay chế phẩm có nguồn gốc từ thực vật, động vật, được s dụng để chống côn trùng (bao gồm cả nh n, ve, tuyến trùng) Thuốc trừ sâu có khả năng tiêu i t, giảm nhẹ, xua đuổi côn trùng, bao gồm cả thuốc di t trứng và thuốc

di t ấu trùng của côn trùng Thuốc trừ sâu được s dụng chủ yếu trong nông nghi p, nhưng ũng được dùng cả trong y tế, công nghi p v gia đình Thuốc trừ sâu là nhóm thuố được s dụng phổ biến nhất trong các thuốc bảo v thực vật (BVTV) [2, 3]

Nh ng nướ sản xuất n ng nghi p l a nướ hủ yếu như ở Vi t Nam, lượng hóa hất ảo v thự vật s ụng ngày càng tăng Theo số li u thống kê, khoảng

20.000 tấn thuố trừ sâu thường đượ s ụng h ng năm, trung ình tăng khoảng 4

- 5 kg/ha.năm Kh ng thể phủ nhận vi s ụng thuố trừ sâu, i t ỏ mang lại lợi

h kinh tế ho người ân, tuy nhiên o thiếu kiến thứ khoa họ , loại thuố trừ sâu, i t ỏ vẫn đượ người ân s ụng tr n lan, kh ng đ ng qui h Hằng năm, vựa l a Đồng ằng S ng C u Long ũng "g nh" một lượng lớn thuố ảo v thự vật (BVTV), thuố trừ sâu, i t ỏ Theo Cụ ảo v thự vật, tại t nh Đồng ằng S ng C u Long, ình quân 1 vụ l a phun 2 l n thuố trừ sâu, 2 l n thuố trừ

nh, 1 l n thuố trừ ỏ v 1 đến 2 l n thuố ư ng Bình quân n ng ân s ụng

2,6 l t thuố loại/ha/vụ Tuy nhiên, tỷ l hấp thụ qua ây trồng h 20%, ố

hơi 15-20%, n lại thấm v o đất v h a v o nướ Theo kết quả khảo s t ủa Vi n

Nướ tưới tiêu v M i trường, mỗi năm ả nướ s ụng khoảng 200.000-250.000

tấn thuố BVTV, tạo ra khoảng 7.500 tấn vỏ ao nhưng h u hết hưa đượ thu

gom x l m xả trự tiếp ra m i trường, gây nhiễm đồng ruộng, l m hết ua,

Đa số n ng ân hưa thấy hết hiểm họa từ thuố BVTV ho ộng đồng v

h nh ản thân họ nên vi ảo quản s ụng thuố BVTV rất yếu kém Trong 30

t nh đượ khảo s t thì h hai t nh kế hoạ h thu gom vỏ ao thuố BVTV, thuố

th y nhưng kh ng thự hi n đượ o thiếu kinh ph v hưa đượ tuyên truyền

rộng

Cũng theo thống kê ủa Cụ ảo v m i trường năm 2007 ựa trên kết quả

uộ khảo s t tại 28 t nh th nh, lượng thuố trừ sâu hết hạn s ụng trong kho

hứa ũ n tồn lưu trong m i trường ướ t nh lên tới khoảng 1203 tấn, i n t h

Một v ụ điển hình g n đây l tại L ng Ải, Tuyên Quang ướ t nh t nhất 600

h như ở nhiều nơi hi n nay, loại h a hất ảo v thự vật n y thể ị ph t

t n ra m i trường nướ , đi v o huỗi thứ ăn, gây t hại tới sứ khỏe ộng đồng

Ngo i ra, ũng phải kể đến hoạt động sản xuất, pha hế tại nh m y sản

xuất n ng ượ , thuố trừ sâu, ảo v thự vật nằm rải r trong khu ng

nghi p trên ả nướ Cả nướ hi n 98 ơ sở sản xuất thuố BVTV nhưng h u

hết đều l gia ng, sang hai, đ ng g i Kh ng ơ sở n o trự tiếp sản xuất

nguyên li u thuố m đa ph n nhập khẩu, trong đ 90% nhập khẩu từ Trung

Quố nên rất kh kiểm so t th nh ph n Nhiều ơ sở kh ng đảm ảo v sinh v

kiểm so t nhiễm m i trường Tại nhiều ơ sở, ngo i mùi thuố sâu ố ra, thì

nh ng phế phẩm ph t sinh trong qu trình sang hiết thuố ( ao gồm thùng

nhựa hứa thuố sâu, nh ng ao ì đựng thuố đã qua s ụng….) đều kh ng đượ

x l an to n m đem ra đốt, gây ra mùi h i thối ự kì kh hịu

Chương 2 - THỰC NGHIỆM 2.1 Dụng cụ và hóa chất

- Máy li tâm Hettich EBA-200

- M y quang phổ UV – Vis Agilent Cary 100

- Etanol, độ tinh khiết > 99,7%, M = 46,07 g/mol, d = 0,789 g/ml

- Bentonit Thanh Hoá

- Direct Blue 71

- Methomyl

2.2 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Trong khu n khổ ủa luận văn, h ng t i họn đối tượng nghiên ứu l vật

li u tổ hợp x t ZnO/Bentonit để x l hai đối tượng l phẩm m u Dire t Blue 71( DB 71) v thuố trừ sâu Methomyl

2.2.1.1 Phẩm nhuộm Direct Blue 71

Phẩm nhuộm Dire t Blue 71 thuộ nh m azo hay lớp thuố nhuộm trự tiếp, nh m

n y hiếm 70% thuố nhuộm tổng hợp, ùng phổ iến nhất trong ng nh t nhuộm

Tên thường gọi: Direct Blue 71

Tên hóa học: Tetrasodium naphthyl)azo]-6-sulphonato-1-naphthyl]azo]-1-naphthyl]azo]naphthalene-1,5-disulphonate

Công thức cấu tạo:

2.2.1.2 Thuốc trừ sâu Methomyl

Methomyl là một loại thuốc trừ sâu thuộc họ Cacbamat

Tên thường gọi: Methomyl

Tên hóa học (IUPAC): S-methyl N - [(methylcarbamoyl) oxy] thioacetimidate

Công thức cấu tạo:

2.2.2 Phương pháp tổng hợp vật liệu

2.2.2.1 Tổng hợp ZnO bằng phương pháp sol - gel

Vật li u thu được kí hi u là ZnO

2.2.2.2 Tổng hợp vật liệu nano composite ZnO/ Bentonit

Tổng hợp xúc tác ZnO/Bent bằng phương ph p sol – gel

Trong nghiên cứu này, chúng tôi tổng hợp ZnO/Bentonit với t l 30, 50 và

trong 20 ml etanol và nhỏ từ từ vào dung dịch kẽm acetat Hỗn hợp phản ứng được

C trong 4 giờ [16]

Vật li u tương ứng thu được gồm ZnO/Bentonit với t l 30, 50 và 70% về khối lượng của ZnO trên Bentonit v được kí hi u tương ứng là ZnO/Bent (1), ZnO/Bent (2), ZnO/Bent (3)

Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp ZnO/Bentonit theo phương pháp sol - gel

2.2.3.Một số phương pháp xác định đặc trưng cấu trúc và tính chất

vật liệu

2.2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X - Rays Diffraction - XRD)

Mục đích: Nhiễu xạ tia X l một phương ph p ùng để nghiên ứu ấu tr

tinh thể, x định th nh ph n pha rắn (tinh thể) v ướ lượng k h thướ hạt trung ình ủa hạt vật li u

Nguyên tắc: Khi tia X chiếu vào một mẫu bột, các lớp tinh thể của mẫu hoạt

động giống như nh ng tấm gương phản xạ chùm tia X (xem Hình 2.1) Các tia phản

xạ từ mặt phẳng nút của tinh thể sẽ giao thoa với nhau khi hi u số đường đi ủa các tia là số nguyên l n ướ s ng Điều này thể hi n trong phương trình Bragg: 2d sinθ = nλ

Nhỏ từ từ

Etanol

EtanolNhỏ từ từ

Trong đ :

n: Bậc phản xạ (n là số nguyên ương)

d: Độ dài khoảng h hai mặt phẳng song song

Hình 2.2 Sự nhiễu xạ tia X qua mạng tinh thể

nhiễu xạ Khi k h thước hạt giảm, các vạch nhiễu xạ quan s t được mở rộng so với các vạ h tương ứng trong vật li u khối K h thước hạt có thể đượ đ nh gi từ độ rộng của vạch nhiễu xạ tương ứng với mặt phẳng phản xạ từ công thức Debye- Scherrer:

λ: Bước sóng của tia X đơn sắc (nm)

2θ: G nhiễu xạ của vạch nhiễu xạ cự đại (độ)

B: Độ rộng n a chiều cao vạch nhiễu xạ cự đại (rad)

Thực nghiệm: Các giản đồ XRD đựơ ghi trên thiết bị D8-Advance 5005 tại

Khoa Hoá họ , Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Điều ki n ghi: Bức

2.2.3.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope - SEM)

Mục đích: Phương ph p SEM được s dụng để x định hình thái bề mặt của

vật li u Đây l phương ph p đặc bi t h u hi u, bởi vì n ho độ ph ng đại có thể thay đổi từ 10 đến 100000 l n với hình ảnh rõ nét, hiển thị ba chiều phù hợp cho

vi c phân tích hình thái bề mặt vật li u

Nguyên tắc: Một hùm tia đi n t đi qua các thấu kính đi n từ tiêu tụ

thành một điểm rất nhỏ hiếu lên ề mặt mẫu nghiên ứu Khi các đi n t ủa chùm tia tới va hạm với các nguyên t ở ề mặt vật rắn thì có nhiều hi u ứng xảy ra

Từ điểm ở ề mặt mẫu mà chùm đi n t hiếu đến, có nhiều loại hạt, loại tia đượ phát ra gọi hung là các loại t n hi u Mỗi loại t n hi u phản ánh một đặ điểm

ủa mẫu tại thời điểm đượ đi n t hiếu đến (số lượng đi n t thứ ấp phát ra phụ thuộ độ lồi lõm ở ề mặt mẫu, số đi n t t n xạ ngượ phát ra phụ thuộ nguyên t

số Z, ướ sóng tia X phát ra phụ thuộ nguyên t ở mẫu là nguyên tố nào…) Cho hùm đi n t quét lên mẫu, v quét một cách đồng ộ một tia đi n t trên một màn hình Thu và khuế h đại một loại tín hi u nào đ từ mẫu phát ra để làm thay đổi cường độ sáng ủa tia đi n t quét trên màn hình, ta thu đượ ảnh Nếu thu tín hi u

ở mẫu l đi n t thứ ấp ta kiểu ảnh đi n t thứ ấp, độ sáng tối trên ảnh cho iết

độ lồi lõm trên ề mặt mẫu Với các mẫu ẫn đi n, chúng ta có thể thu trự tiếp đi n

t thứ ấp ủa mẫu phát ra, còn với các mẫu không ẫn đi n chúng ta phải tạo trên

ề mặt mẫu một lớp kim loại (thường là vàng hoặ platin)

Thực nghiệm: Ảnh hiển vi đi n t quét (SEM) của các mẫu vật li u ZnO

nano được chụp bằng thiết bị Jeol 5410 LV tại khoa Vật L , Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

2.2.3.3 Phương pháp phổ hấp thụ phản xạ khuyếch tán UV – VIS (UV-DRS)

Mục đích: Phương ph p phổ hấp thụ UV-Vis là một phương ph p quan

trọng dùng để x định Ebg (khe năng lượng vùng ấm) ủa vật li u Đây l

phương ph p ùng để x định hất kh nhau v trạng th i tồn tại ủa h ng

Nguyên tắc: Phương ph p n y ựa trên ướ nhảy ủa ele tron từ o itan

mứ năng lượng thấp lên o itan mứ năng lượng ao khi ị k h th h ằng tia ứ xạ trong vùng quang phổ t ngoại v khả kiến ướ s ng nằm trong khoảng 200 – 800 nm Sự chênh l h về năng lượng gi a mức năng lượng thấp nhất ủa vùng ẫn và năng lượng ao nhất ủa vùng hóa trị đượ gọi là khe năng lượng vùng ấm Ebg Ebg ủa vật li u cách đi n thường lớn (>4eV) Đối với vật

li u n ẫn, khi ị kích thích ởi một photon có năng lượng đủ lớn, electron sẽ nhảy từ vùng hóa trị lên vùng ẫn Ebg đượ tính ằng công thứ :

Thực nghiệm: Phổ UV-VIS của vật li u quang x t đượ đo tại khoa Vật

L , Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

2.2.3.4 Xác định giá trị pH trung hòa điện của vật liệu

Gi trị trung h a đi n (Point of zero harge – pHpzc) l gi trị pH tại đ ề mặt vật li u trung h a về đi n Tại pH < pHpzc, ề mặt vật li u t h đi n ương v tại pH > pHpzc, ề mặt vật li u t h đi n âm [11]

Phương ph p x định pHpzc: lấy một lượng vật li u n nghiên ứu ho v o ung ị h KCl 0,1M, pH ủa ung ị h đượ điều h nh từ 2 – 12 ằng ung ị h KOH 0,1M hoặ HCl 0,1M Sau khi đạt ân ằng, x định lại pH ủa ung ị h, gọi l pH sau (pHf) ủa ung ị h Từ đ x định đượ ∆pH = pHf – pH

Vẽ đồ thị pH và ∆pH, đồ thị này ắt trụ OX tại giá trị nào thì đ chính là pHpzc ủa vật li u n nghiên ứu

Hình 2.3 Đồ thị xác định pHpzc của vật liệu

2.2.4 Phương pháp xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ

Cơ sở lý thuyết của phương pháp hấp phụ

Hấp phụ là sự t h lũy hất trên bề mặt phân h pha Đây l một phương pháp nhi t tách chất trong đ ấu t x định từ hỗn hợp lỏng hoặ kh được hấp phụ trên bề mặt rắn xốp Trong đ :

- Chất hấp phụ: là chất có bề mặt ở đ xảy ra sự hấp phụ

- Chất bị hấp phụ: là chất đượ t h lũy trên ề mặt

Qu trình ngược với quá trình hấp phụ gọi là quá trình giải hấp Đ l qu trình chất hấp phụ ra khỏi lớp bề mặt

+) Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học

Tuỳ theo bản chất của lự tương t gi a chất hấp phụ và chất bị hấp phụ mà người ta chia ra hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học

- Hấp phụ vật lý gây ra bởi lực Van der Waals gi a ph n t chất bị hấp phụ

và bề mặt của chất hấp phụ Liên kết này yếu và dễ bị phá v

- Hấp phụ hoá học gây ra bởi lực liên kết hoá học gi a bề mặt chất hấp phụ

và ph n t chất bị hấp phụ Liên kết này bền, khó bị phá v