Nghiên cứu hoạt tính xúc tác của bùn đỏ lâm đồng trong phản ứng oxi hóa metylen xanh bằng hydroperoxide

1.2 Giới thiệu về metylen xanhI.Tổng quan - Xác định phương trình động học phản ứng oxi hóa xanh metylen bằng H2O2 trên xúc tác bùn đỏ.. Khảo sát hoạt tính xúc tác Xanh metylen kí hiệu M

1 Đoàn Thị Diễm Trang (chính)

2 Nguyễn Đặng Thủy Tiên

3 Lý Ngọc Tâm

Sinh viên thực hiện

• •

I.Tổng quan F 1.1 Giới thiệu về bùn đỏ

Bùn đỏ (red mud) được tạo ra trong quá trình sản xuất alumina (nhôm oxit) theo qui trình Bayer

Sau khi trộn quặng bauxite với dung dịch natri hidroxit ở nhiệt độ và áp suất cao, nhôm oxit được hoà tan trong dung dịch và còn lại chất cặn rắn là bùn đỏ theo các phương trình phản ứng sau:

Al2O3.H2O + Na(OH).3H2O = NaAl2O3(OH) + 4H2O + bùn

Al2O3.3H2O + Na(OH).3H2O = NaAl2O3(OH) + 6H2O + bùn

đỏ không tan

Hình 1.1 Qui trình sản xuât alumina từ quặng bauxite

1.2 Giới thiệu về metylen xanh

I.Tổng quan

Metylen xanh (Methylene blue, C16H18ClN3S.3H2O)

là loại phẩm nhuộm được sử dụng trong công nghệ nhuộm

và cũng là cấu tử gây ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm

Ở dạng rắn, metylen xanh là các tinh thể màu xanh lá cây thẫm có ánh đồng đỏ hoặc là bột nhỏ màu xanh lá cây thẫm Khó tan trong nước lạnh và rượu etylic Khi đun nóng thì tan dễ hơn Các dung dịch có màu xanh Không tan trongete, benzen và clorofom

1.2 Giới thiệu về metylen xanh

I.Tổng quan

Metylen xanh có kích thước phân tử khá lớn (>15 Ả), công thức cấu tạo:

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của metylen xanh

2.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

1.2 Giới thiệu về metylen xanh

I.Tổng quan

- Xác định phương trình động học phản ứng oxi hóa xanh metylen bằng H2O2 trên xúc tác bùn đỏ

- Khảo sát khả năng hoàn nguyên của chất xúc tác

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Hiển vi điện tử quét và phân tích năng lượng tán

xạ tia X

2.2.2 Phổ tử ngoại và khả kiến

2.3 Thực nghiệm

2.3.1 Vật liệu và hoá chất

• •Bùn đỏ được cung cấp bởi nhà máy alumina Tân Rai(Bảo Lâm, Lâm Đồng)

Các hoá chất: xanh metylen, H2O2, HCl và NaOH (QuangZou, Trung Quốc) được sử dụng trong nghiên cứu này

được sử dụng làm chất xúc tác.

2.3 Thực nghiệm

2.3.2 Khảo sát hoạt tính xúc tác

Xanh metylen (kí hiệu MB) có công thức phân tử

C16H18N3SCl và khối lượng mol 319,85 g/mol được sử

dụng như là một thuốc nhuộm điển hình để nghiên cứu mô hình động học phản ứng

có khả năng xúc tác cao cho hệ phản ứng Fenton kết quảtrình bày ở hình 3.1

3 Kết quả và thảo

luận 3.2 Phổ UV-Vis của xanh metylen ở các môi

trường có pH khác nhau

Ở pH = 11, phổ UV-Viscủa xanh metylen dịchchuyển về phía sóng ngắn

và có cực đại hấp thụ ởbước sóng À max = 615 nm

3 Kết quả và thảo

3.3 Hoạt tính xúc tác và hấp phụ của mẫu BĐA-700

BĐA-700 có hoạt tính xúc tác cho phản ứng oxi hóa ướt MB bằng hydroperoxit

- Chất xúc tác có khả năng tái sử dụng cao

Hình 3.3 Sự phân hủy MB dưới các điều kiện khác nhau: a MB +

3 Kết quả và thảo

luận

H 2 O 2 ; b MB + BĐA-700; c MB + H 2 O 2 + BĐA -700; và d MB + H 2 O 2 + BĐA 700(r)

giản.

Hình 3.4 Phổ UV-Vis của sự phân hủy MB bằng H 2 O 2 trên xúc tác BĐA-700 theo thời gian

b F

3.4 Nghiên cứu phản ứng oxi hóa xanh metylen bằng

3.4.1 Ảnh hưởng của pH

Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất phân hủy MB bằng

H2O2 trên xúc tác BĐA-700 được trình bày ở hình 3.5

Ở pH = 5 - 9, hiệu suất phân hủy MB không khác nhau nhiều

và tỉ lệ Ct/Co đạt giá trị 55 - 63% ở thời điểm 240 phút

t (phót)

Hình 3.5 Sự phân hủy MB ở các pH dung dịch ban đầu khác nhau (nồng

độ MB ban đầu 3,13.10~ 5 mol/L; nồng độ H 2 O 2 ban đầu 0,19204 mol/L)

3 Kết quả và thảo luận J 3.4.2 Động học phản ứng

Quan sát hình 3.3 và 3.5 ta thấy chất xúc tác chỉ cóhoạt tính trong những phút đầu của phản ứng, do đó, chúngtôi sử dụng phương pháp tốc độ đầu để nghiên cứu độnghọc phản ứng trên

Bảng 3.1 trình bày kết quả tính tốc độ đầu tại thờiđiểm 10 giây của phản ứng oxi hóa MB bằng hydroperoxitvới BĐA-700 làm xúc tác

Bảng 3.1 Kết quả xác định tốc độ đầu tại thời điểm 10 giây (ở

Bảng 3.1 Kết quả xác định tốc độ đầu tại thời điểm 10 giây (ở

30 o C)2,49457

1,96463 0,04873 1953 5,29934

log[MB],

Hình 3.7 Đồ thị log[H 2 O 2 ] i theo log(k') để tính hằng số tốc độ

phản ứng và bậc của H 2 O 2

4 Kết luận và kiến nghị 4.1 Kết luận

Bùn đỏ Lâm Đồng sau khi được xử lí bằng axit vànhiệt (mẫu BĐA-700) có thành phần chính là sắt, với phầntrăm về khối lượng là 48,45%

Bùn đỏ sau khi được xử lí bằng axit và nhiệt có hoạt tính

xúc tác trong phản ứng phân hủy xanh metylen bằng

hydroperoxit ở pH = 5 - 9

Phương pháp tốc độ đầu đã được sử dụng để nghiêncứu động học hình thức của phản ứng oxi hóa xanh

metylen bằng H2O2 trên xúc tác BĐA-700 Kết quả xác định được phương trình động học của phản ứng oxi hóa

MB bằng hydroperoxit trên xúc tác BĐA-700 là r = k

Khảo sát hoạt tính xúc tác của bùn đỏ trong phản ứngoxi hoá một số hợp chất hữu cơ khác hay phản ứng tổng hợphữu cơ.

X n chân thành cảm ơn

sự quan tâm theo dõ của quý thầy cô bạn