Luận văn thạc sĩ 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

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

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

Hà Nội - Năm 2015

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 luậnvăn

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 iTrường 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 trườngnước, đặc bi t là sự ô nhiễm bởi các chất h u ơ đang ng y ng trở nên nghiêmtrọng 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 chấtbảo v thực vật từ hoạt động nông nghi p, pha chế trong công nghi p hoá chấtđang 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 dụngtrong x lý các hợp chất h u ơ đã thu được nh ng thành tựu đ ng kể Một số chất

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 họcquan 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 cácchất 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 họvật li u mao quản trung bình, có khả năng hấp phụ tốt các hợp chất h u ơ k hthước lớn, cồng kềnh Vi c s dụng Bentonit làm pha nền cho vật li u nanocomposite 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 khảnăng hấp phụ và hoạt tính xúc tác của vật li u nano composite ZnO/Bentonit đốivới các hợp chất h u ơ kh nhau

10

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 tốnhóm VIA (O) Tinh thể ZnO tồn tại ưới 3 dạng cấu trúc: tinh thể lụ phương kiểuwurtzit, 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 biếnnhất Tinh thể lập phương kiểu sphalerit ch đượ hình th nh trong điều ki n ZnO đượckết tinh trên các chất nền có cấu trúc ô mạng ơ sở thuộc tinh thể lập phương Tinh hlập 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

di n, các mặt tinh thể này sắp xếp luân phiên dọc theo trục c tạo nên mạng tinh thểZnO 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 hìnhthái học và sự phát triển của tinh thể phụ thuộc trạng th i năng lượng bề mặt của cácmặt phân cực này [4,9, 21]

chuyển sang màu vàng (sau khi làm lạnh trở lại màu trắng) ZnO là chất bán dẫn cóvùng cấm thẳng và khá lớn (khoảng 3,37 eV ở nhi t độ phòng), có khả năng hấp thụtia 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

eV đều có thể ứng dụng làm xúc tác quang hóa ZnO là một chất bán dẫn, nănglượng vùng cấm khoảng 3,3 eV, năng lượng liên kết lớn (60 MeV), kh ng độchại và thân thi n với m i trường Vật li u nano ZnO là vật li u ứng dụng trongxúc tác quang hi u quả nhất N được s dụng rộng rãi để x l nước thải, như hấtthải 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 phânhuỷ chất h u ơ sẽ xảy ra nhờ quá trình quang xúc tác Sự gia tăng khả năng hấpphụ các chất h u ơ trên gi thể rắn là thuận lợi chính dẫn đến sự gia tăng hoạt tínhquang 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 trìnhbức 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 khảnăng 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 mặthạt xúc tác và tác dụng trực tiếp hay gián tiếp với các chất hấp phụ trên bề mặt Nếuchất hấp phụ trên bề mặt là chất cho electron thì các lỗ trống quang sinh sẽ tác dụngtrực tiếp hoặc gián tiếp để tạo ra ion ương Tương tự nếu chất hấp phụ trên bề mặt

2

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

Mặt kh để phản ứng oxi hóa xảy ra trực tiếp trên bề mặt bán dẫn, nănglượng vùng hóa trị của xúc tác bán dẫn phải có thế oxi h a ao hơn thế oxi hóacủa 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 cáccặp electron – lỗ trống

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

Các gốc tự do OH•, • O− , 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 phảnứng, 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 hóaxúc 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 làhoạt hóa nhi t Quá trình phân hủy quang x t ũng tuân theo phương trình độnghọc 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 giớiđược 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 khảnăng l m giảm sự giãn nở vì nhi t, hạ nhi t độ nóng chảy, tăng độ bền hóahọc 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 tínhquang x t ao, ZnO được s dụng làm chất x t quang để phân hủy các chấtgây ô nhiễm m i trường Có nhiều công trình khoa họ đã nghiên ứu về khả năngphân hủy chất ô nhiễm của ZnO

2

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 độ0,2 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 lýphẩm 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 mấtmàu 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 hợpchất 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

6 giờ

Dược phẩm

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 hợpkhác 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 phápnày 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 khiếtcao, độ lớn đồng nhất Quy trình chung của phương ph p sol – gel thực hi n theo sơ

được nhờ phương ph p sol – gel đã trở th nh để tài nghiên cứu phổ biến v đượcphản 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 dungmôi (có thể l nước) trong một h kín ở điều ki n nhi t độ cao và áp suất lớn hơn 1atm Phương ph p thuỷ nhi t được ứng dụng để: Tổng hợp nh ng vật li u phứctạp, 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 vớiphương ph p vi s ng v phương ph p siêu âm, trộn ơ học, Bằng phương ph pnày, 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 nanokẽm oxit với hình dạng v k h thước khác nhau [15] Phản ứng của kẽm acetat

tiền 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

trong thời gian thí nghi m

1.2 Vật liệu nano composite ZnO/Bentonit

1.2.1 Bentonit

1.2.1.1 Thành phần khoáng và thành phần hóa học

Bentonit là loại khoáng sét thiên nhiên, thuộc nhóm smectit Thành ph nchính của bentonit là montmorillonit (MMT), ngoài ra còn có một số khoángchất 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

vị cấu trúc Tuy nhiên, thành ph n hoá học của montmorillonit luôn khác vớithành ph n biểu

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

n trong 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

thành ph n 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

ao động từ 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

n ũng thuộc lớp bát di n Nguyên t Si trong lớp tứ di n thì phối trí với 4 nguyên toxi định vị ở bốn góc của tứ di n Nguyên t Al (hoặc Mg) trong lớp bát di n thìphối trí với 6 nguyên t oxy hoặ nh m hyđroxyl (OH) định vị ở 6 góc của bát di nđều Ba lớp này chồng lên nhau hình thành một tiểu c u sét hoặc một đơn vị ơ sởcủa nanoclay Bề dày của tiểu c u k h thước khoảng 1 nm (10 Å) và chiều dài củatiểu c u thay đổi từ h ng trăm đến hàng nghìn nm Trong tự nhiên, nh ng tiểu c usét sắp xếp chồng lên nhau tạo thành khoảng cách gi a các lớp, khoảng h n ythường được gọi là khoảng h “Van e Waals”, l khoảng không gian gi a hai lớpsét Sự hình thành nanoclay trong tự nhiên có sự thay thế đồng hình, nguyên t Sihoá trị 4 trong lớp tứ di n được thay thế một ph n bởi nguyên t Al hoá trị 3 vànguyên 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 n y được cân bằng bởi

gi khoảng không gian gi a các lớp này Trong Hình 1.5

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 quặngBentonit 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 vùngđồng 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 nđịa hất thuỷ văn, địa hất công trình thuận lợi Tại mỏ Tam Bố có 5 thân sétBentonit, 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/100gsét 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 lượngMont từ 10 – 20% H số độ keo từ 0,20 – 0,22 Dung tích trao đổi cationkhoảng 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 52,9mgđl/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 củanó: 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 đtrong 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 môitrường Bentonit thường được s dụng như một vật li u hấp phụ tự nhiên và làmpha nền để phân tán xúc nhằm tăng i n tích bề mặt riêng của x t ũng như tăngkhả 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 dịchmuối hay phức kim loại Sau đ trộn đều, sấy khô rồi đem nung Dung ịch muốikim loại thường là nh ng hợp chất dễ bị phân hủy Dạng hoạt động trên chấtmang 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 chấtmang

1.2.2.2 Phương pháp kết tủa

Phương ph p n y được thực hi n bằng cách khuấy trộn gel khô của chấtmang trong dung dịch muối hoặc phức kim loại, sau đ điều ch nh pH và thêmcác 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 kimloại trên chất mang Nhượ điểm của phương ph p n y l sự phân tán của oxit kimloại trên chất mang sẽ kh đồng đều Phương ph p n y thường được s dụng trongchế 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 mộtcấu t lớn từ cùng một dung dịch do sự hình thành các tinh thể hỗn hợp bằng cáchhấp thụ, hấp phụ hay ơ họ Phương ph p đồng kết tủa l phương ph p thể thuđược nhiều vật li u c k h thước nano mét dạng bột Nguyên tắc của phương ph pnày là trộn dung dị h đ u lại với nhau, sau đ tiến hành thủy phân nhằm thu đượckết tủa Tiến hành lọc r a, đồng thời nung nóng sẽ thu được vật li u k h thướcnano mét

Vật li u được tổng hợp theo phương ph p n y k h thước nhỏ (c nanomét), độ đồng đều ao o được trộn lẫn ở cấp độ phân t Tuy nhiên nhượ điểmcủa n l đ i hỏi phải chuẩn bị được hỗn hợp theo tỷ l hợp thứ , đồng thời c nphải 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 cnano

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 rấtnhiều nướ trong ng đoạn sản xuất Lượng nước thải sau sản xuất khôngđược 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 cácvật li u như vải, giấy, nhựa, da Ngoài nh ng nhóm mang màu (quinon, azo,

tăng m u v tăng t nh m ủa phẩm vào sợi Các thuốc nhuộm h u ơ n i hungđược xếp loại từ t độ đến kh ng độ đối với on người (đượ đặ trưng ằng ch số

không gây kích thích với vật th nghi m (thỏ) ngoại trừ một số cho kích thíchnhẹ

Tác hại gây ung thư v nghi ngờ gây ung thư: kh ng loại thuốc nhuộmnào nằm trong nhóm gây ung thư ho người Các thuốc nhuộm azo được s dụngnhiều 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 sảnxuất loại n y, nhưng trên thực tế chúng vẫn được tìm thấy trên thị trường do giáthành rẻ và hi u quả nhuộm màu cao.

Khi đi v o nguồn nước nhận như s ng, hồ,… với một nồng độ rất nhỏthuốc nhuộm đã ho ảm nhận về màu sắc Thuốc nhuộm hoạt tính s dụng càngnhiều 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 thủysinh 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 thuốcnhuộm 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 phẩmsinh học, nh ng chất hay chế phẩm có nguồn gốc từ thực vật, động vật, được sdụng để chống côn trùng (bao gồm cả nh n, ve, tuyến trùng) Thuốc trừ sâu cókhả năng tiêu i t, giảm nhẹ, xua đuổi côn trùng, bao gồm cả thuốc di t trứng vàthuốc di t ấu trùng của côn trùng Thuốc trừ sâu được s dụng chủ yếu trongnông nghi p, nhưng ũng được dùng cả trong y tế, công nghi p v gia đình Thuốctrừ 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, lượnghóa 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 trừsâu, 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 thựvật (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 ụng2,6 l t thuố loại/ha/vụ Tuy nhiên, tỷ l hấp thụ qua ây trồng h 20%, ốhơi 15-20%, n lại thấm v o đất v h a v o nướ Theo kết quả khảo s t ủa Vi nNướ tưới tiêu v M i trường, mỗi năm ả nướ s ụng khoảng 200.000-250.000tấn thuố BVTV, tạo ra khoảng 7.500 tấn vỏ ao nhưng h u hết hưa đượ thugom 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 sảnxuất n ng ượ , thuố trừ sâu, ảo v thự vật nằm rải r trong khu ngnghi p trên ả nướ Cả nướ hi n 98 ơ sở sản xuất thuố BVTV nhưng h uhết đều l gia ng, sang hai, đ ng g i Kh ng ơ sở n o trự tiếp sản xuấtnguyên li u thuố m đa ph n nhập khẩu, trong đ 90% nhập khẩu từ TrungQuố nên rất kh kiểm so t th nh ph n Nhiều ơ sở kh ng đảm ảo v sinh vkiểm 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 thùngnhựa 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

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 Blue71( 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 3-[[4-[[4-[(6-amino-1-hydroxy-3-sulphonato-2- 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:

Tính chất vật lí

Tinh thể kh ng m u mùi lưu huỳnh nhẹ

Độ tan: nướ : 57,9 gam/lít, methanol: 100 gam/lít

Ổn định ưới nh s ng mặt trời 120 ng y khi để ngo i trời

2.2.2 Phương pháp tổng hợp vật liệu

2.2.2.1 Tổng hợp ZnO bằng phương pháp sol - gel

trong 60 phút rồi làm lạnh đến nhi t độ phòng Cuối ùng, gel được làm khô ở

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

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

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 cáctia là số nguyên l n ướ s ng Điều này thể hi n trong phương trình Bragg:

Vật liệu ZnO/ Bentonit

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

K h thước c nanomet của tinh thể có ảnh hưởng đ ng kể đến độ rộng vạchnhiễu xạ Khi k h thước hạt giảm, các vạch nhiễu xạ quan s t được mở rộng sovới 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 thứcDebye- Scherrer:

Trong đ :

: K h thước hạt trung bình (nm)

K: H số bán thực nghi m ( K= 0,8 – 1,3) v thường chọn K = 0,9

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 thểthay 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 ủachùm tia tới va hạm với các nguyên t ở ề mặt vật rắn thì có nhiều hi u ứngxảy ra

Từ điểm ở ề mặt mẫu mà chùm đi n t hiếu đến, có nhiều loại hạt, loại tiađượ 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 phụthuộ 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 mànhình Thu và khuế h đại một loại tín hi u nào đ từ mẫu phát ra để làm thay đổicường 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 tạotrên

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 Khoahọc 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 lphương 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 ằngtia ứ xạ trong vùng quang phổ t ngoại v khả kiến ướ s ng nằm trongkhoảng 200 – 800 nm Sự chênh l h về năng lượng gi a mức năng lượngthấp nhất ủa vùng ẫn và năng lượng ao nhất ủa vùng hóa trị đượ gọi là khenăng 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 :

λ

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 ềmặt vật li u trung h a về đi n Tại pH < pHpzc, ề mặt vật li u t h đi n ương vtại 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 hKOH 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 làpHpzc 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 phươngpháp nhi t tách chất trong đ ấu t x định từ hỗn hợp lỏng hoặ kh đượchấp 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 qutrình chất hấp phụ ra khỏi lớp bề mặt