Nghiên cứu quá trình hấp phụ xanh metylen bằng silica hoạt tính điều chế từ tro trấu

I H C HU I H C KHOA H C KHOA HÓA -----

-----

Khóa lu n T t nghi p C nhân Khoa h c

NGHIÊN C U QUÁ TRÌNH H P PH XANH METYLEN B NG SILICA HO TRO TR U

Nguy n Th Di u Thanh Khóa 2009 - 2013

Hu , 05/2013

U CH T

M

I H C HU

U

Vi t Nam là m t trong nh ng qu c gia có n n li n v

I H C KHOA H C

i s ng c a

i. Vi t Nam có s

ng th hai trên th gi i

KHOA HÓA -----

-----

T

Khóa lu n T t nghi p C nhân Khoa h c

U CH T

ng v tr u th i ra h ng

hoá khá nhanh và s iv

gây áp l c

c trong vùng lãnh th

các thành ph l n,

công nghi p không qua x tr ng ô nhi

c th i sinh ho

tr c ti p xu ng ngu

c tr m tr ng. Ví d :

i s ng c

c bi c

ng nhu c

: ThS. Tr n Minh Ng c

c m t mà còn t y,

cs d

x

u o ra

c th i: zeolit, than ho t tính, phèn nhôm,

i ion, các lo i v t li Tr u là l p v ngoài cùng c a h

c tách ra trong quá trình xay xát. t và

kho ng 25% còn l i chuy n thành tro. H u h làm ch

ng v tr u hi

i dân

t vì nó là ngu n nguyên li u d i dào và r t r ti n.

tro tr u có ch d ng trong r t nhi u còn có kh

t có ho t tính c c: xây d ng, th i trang, luy n th

xanh metylen b ng silica ho

t, cs

[22]. Bên c nh

p ph màu t t.

T nh ng lý do nêu trên, chúng

Hu , 05/2013

ng và con

Trong v tr u ch a kho ng 75% ch t h

t nd

ng d n

n s c kh e

iv

ki n v ng ch

: Nguy n Th Di u Thanh

sông, h gây nên tình

ng nghiêm tr

c p thi

i, là nhi m v c p bách không ch

nh

c th i

i. c th

nhi u v t li

c th i, khí

ngành công nghi p d t may, ngành công

nghi p gi y và b t gi y, cao su... Vi c này gây

Vi c x

Sinh viên th c hi n

c

, khu công nghi p và làng ngh ngày càng b ô nhi m b

TRO TR U

Chuyên ngành : Hóa

ng xu t kh u

ng v tr

công nghi

th i và ch t th i r n.

NGHIÊN C U QUÁ TRÌNH H P PH XANH

i, t

[20].

ngày càng n ng n nhi

METYLEN B NG SILICA HO

[16]. Vì v

t l n. Theo th tri u t n m i

cr

u quá trình h p ph u ch t tro tr

Máy ép c i tr u c i/gi , tiêu th

T NG QUAN

c s n xu t t i Gò Công (Ti n Giang) có công su t 70 - 80 kg

n 6 - 7 KW/h. C 1,05 kg tr u thì cho ra 1 kg c i tr u. Ch c n cho

tr u vào h ng máy, qua b ph n ép thì máy cho ra nh ng thanh c i tr u. C i tr u có 1.1. Gi i thi u v tro tr u

ng kính 73 mm, dài t 0,5 - 1 m. C 1 kg c i tr u thì n u

lo i cây

ng xuyên. Thông

c t cây lúa là thóc. Sau khi xát b l p v

l n, n u

c s n ph m chính là g o và các ph ph m là cám và tr u.

V tr u là ph n v c ng c a h t lúa bao b c phía ngoài h t thóc, v các b ph n bên trong c a h t thóc (chi m tr ng tr

ng h t thóc) và

kho ng 75% ch t h u

ng kho ng 20

o 21 % so v i

c tách ra trong quá trình xay xát. Trong v tr u ch a d bay

l i chuy n thành tro. Ch t h u thêm thành ph n khác

s cháy trong quá trình

t và kho ng 25% còn

ch a ch y u cellulose, lignin và hemi, ngoài ra có

h p ch t

và vô

Lignin chi m kho ng 25-30% và

cellulose chi m kho ng 35-40% [22].

1.1.2. Tình hình v tr u

vùng tr ng lúa l n nh t c Chúng su i

ng không

kho ng 1.1.3.

ng b ng sông H ng, hai

c.

ng v tr u th i ra t i

t ho c

xu ng sông

ng b ng sông C u Long

ch kho ng 10% trong s

c s d ng [19].

ng l n tr u

bi t là bà con nông dân

c

t 37 tri u t n, trong

lúa mùa 8,7 tri u t n.

c dùng nung g ch trong ngh s n xu t g ch

lúa v y

vi c b o qu n, t n tr r t

l c th ng

c sau xay xát

7,4

u t ít.

c c dùng

ch t o thi t b l c

c ao, h thành

b ng cách tách ôxit silic t tr u, có (có th s d ng 10

2007 c

cao phân t r t khó cho vi sinh v t s d ng nên

gi n, chi phí

l cn

ng lúa

xuân 17,7 tri u t n, lúa hè thu 10,6 tri u t n, ng v tr u thu

tri u t n [20]. Thành ph n là ch t

c. Thi t b này có kh

c u ng s ch. C t lõi c a thi t b là m t c m s u

c bi t là lo i s này

c tính l c c c t t, v i l l c siêu nh ,

c t o ra b n cao

n 20

M t khác vi c b o

t t r t quen thu c v i bà con nông dân,

ng b ng sông C u Long. Ch t

s d ng r t nhi u trong c sinh ho t (n u g ch, s y lúa).

nuôi cá ho c

kh

c mùi

ngu n

c ô nhi m, kh ch t dioxin

khi m c n i ti p m t bình l c có ng l c b ng than ho t tính.

là m t lo i ch t vùng

t dùng cho vi c n u th c

Tr u là ngu n nguyên li u r t d i dào và l i r ti n: S n

ng lõi l c khá

m t lau s ch là lõi l c tr ng, t c T lâu, v tr u

c s d ng r t

ng b ng sông C u Long.

Thi t b còn có kh

ng d ng c a tro tr u [19]

1.1.3.1. S d ng v tr u làm ch t

u và m t

nuôi, tr u

x p tr ng, hình tr n m trong chi c bình l c.

c s d ng h t nên ph i

3 tri u t

ng tr u là ch t

Ngoài ra, v tr u còn

ng b ng sông C u Long và

tiêu h y. Theo kh o sát,

t i khu v c

1.1.3.2. Dùng v tr u

Vi t Nam [19]

V tr u có r t nhi u t i

i v i s n xu t ti u th công nghi p và

th c chính c a th gi i, cùng v i ngô, lúa

mì, s n và khoai tây. S n ph m thu ngoài thu

cho 4

i.

1.1.1. Ngu n g c c a tro tr u Lúa là m t trong

cb a

n u th c

t t v tr u

l c

gi n, ch c n dùng gi lau ho c ban

u.

c c

gia súc) và s n xu t (làm

1.1.3.3. S d ng v tr u s n xu t Huy n Gia Vi n, Ninh Bình tr u. Tr u

m ngh i ta

c nghi n nh t o thành b t

t o ra các s n ph m m ngh n i th t t i d ng m n và b t s i. Sau khi k t h p

v i keo, tr u

c cho vào máy ép

nh hình s n ph m và s y khô, hoàn thi n...

tr

thành m t s n ph m m ngh .

1.1.3.4. ng d ng v tr u Tr u có nhi

trên

c, n u

s d ng tro v tr u thay th 20% xi

thì s mang l i hi u qu

r t cao cho bê tông.

s n xu t gas sinh h c (khí hóa tr u)

S d tro v tr u

ng cao nh t kho ng 4200

th làm thành ph n chính trong xi

ng carbon quá cao. N u có th gi i quy t v n

t ngu

nguyên li u t t c a bê tông, t

ng chúng ta không th b qua.

là b i vì hàm

này thì tro v tr u s tr thành

có th gi m b t

ng carbon th i ra t ngành bê

tông.

Do t t c k thu

u t o ra khói mang theo 55% nhi

không gian gây ra ô nhi m và góp thêm ph ng x

ng nên k thu t khí hóa nay d n thay th

dùng h

ng th i vào t nóng lên, tác t th

M ts

ng mà không th i khói.

n, ho

gi ng

tr ng n m, dùng

khí hóa l ng LPG v n r

t. M t b khí

hóa liên t c v i m t bu ng g n nh s d ng 8,3 kg tr u/gi có th t o ra công su t 19

Tr u có th Tr u có

c dùng làm nguyên li u xây d ng s ch

Torftech c a Anh cho bi t, sau khi

nên c n

t m i t n v tr u s t o ra 180 kg

tro, có giá tr là 100 USD, có th s d ng làm ph gia cho xi tr c ti p SiO2 trong xi

Trong tr u có ch a hàm

là thành ph n chính trong xi Xi nung

t sét

nhi t

c ng d ng r t

nghiên c u các cách

b ng cách thay th m t ph n xi

c ng ch c

ng SiO2 r t nhi u, mà

c s n xu t b ng quy trình

ý

r ng kh

ng b ng sông C u Long

i Vi t Nam.

ng tr u v n còn r t d i dào

ng vi c nghiên c u ng d ng ngu n nguyên li u này nh m m s d ng tr u v a ti t ki m chi phí s n xu t, v a có l i cho môi

1.2. Gi i thi u v silic và silic

làm gi m phát th i carbon

portland b ng các v t li u th i

ch ng xâm th c cao

1.2.1.1.

c s n xu t th i ra kho ng 1

tro bay t

k t qu nghiên c u cho th y: trong bê tông n u thêm tro v tr u s và có kh

i s ng c a con

ng.

[2]

l i

t than, x trong luy n thép và th m chí là v tr u.

Bên c nh

d ng trong

1.2.1. Silic

cao, m i t n xi

t n CO2. Các nhà nghiên c u quá trình

và có th thay th

.

Portland, thành ph n chính c a bêtông vôi v i

bóng các v t th b ng kim lo i, tro tr u có th dùng

th r t l n v ngu n nguyên li u và giá thành nên vi c nghiên c u s d ng

nay m t s t nh nh t là

T p

n, giá th trong công s n xu t meo

tr u vào s n xu t luôn mang l i hi u qu kinh t cao và ti t ki m chi phí. Th c t hi n

n hi u su t 63%.

1.1.3.5. V tr u

các ng d ng trên, v tr u còn

làm phân bón.

s n xu t nhiên li u sinh h c.

Khí hóa v tr u có kh

ng d ng khác c a v tr u: không d ng

có th dùng làm thi t b cách nhi t, làm ch t

Nguyên lý ch y u d a vào nhi t phân: bi n tr u thành các lo i khí h u d t ch

1.1.3.6. Các ng d ng khác c a v tr u

Nhóm nghiên c u d

vi c s a ch a các ngôi nhà cao t ng, tr c u hay b t k công trình nào g n bi n hay

Silic

c

m chung ô th 14, nhóm IV A, chu k 3 c a b ng tu n hoàn. C u hình electron c a

nguyên t silic là 1s22s22p63s23p2, l p ngoài cùng có 4 electron, nên trong các h p ch t nguyên t silic có th t o

ct i

4 liên k t c ng hóa tr v i các nguyên t

khác.

1.2.1.2. Tính ch t v t lý Silic t n t i

hai d ng: silic tinh th và silic vô

nh hình.

Silic tinh th có c u trúc gi ng kim d n, nóng ch y Silic vô

màu xám, có ánh kim, có tính bán

1.2.1.5. ng d ng

o

1420 C.

Silic siêu tinh khi t là ch t bán d n

nh hình là ch t b t màu nâu.

ch t o t bào quang

1.2.1.3. Tính ch t hóa h c

n, b khuy ch

Trong luy n kim, silic

Silic có các s oxi hóa -4, 0, +2 và +4. Trong các ph n ng oxi hóa - kh , silic th hi n tính kh ho c tính oxi hóa. Silic vô

nh hình ho t

ng

silic tinh th .

là h p kim 1.2.1.6.

* Tính kh

c dùng

i, b ch nh

c dùng

thu t vô tuy n và

nt ,

pin m t tr i,...

tách oxi kh i kim lo i nóng ch y. Ferosilic

ch t o thép ch u axit.

u ch

Trong phòng thí nghi m, silic

c

u ch b ng cách

t cháy h n h p magie

và cát nghi n m n.

- Tác d ng v i phi kim: Silic tác d ng tr c ti p v i flo nóng; v i cacbon,

hu nh

u ki n nhi t

Si + 2F2

SiF4

Si + O2

SiO2

SiO2 + 2Mg

ng; v i clo, brom, iot, oxi khi

r t cao.

Si + 2MgO

Silic dùng trong k thu t bán d n cách dùng

k m kh silic tetraclorua SiCl4 + 2Zn

h i

tinh khi t cao

c

u ch b ng

o

1000 C trong ng th ch anh.

Si + 2ZnCl2

1.2.2. Silic

- Tác d ng v i h p ch t: Silic tác d ng

c dùng trong

Silic

i m nh v i dung d ch ki m, gi i phóng khí

(SiO2) là ch t

d ng tinh th , nóng ch y

1713 oC, không tan trong

c.

Si + 2NaOH + H2O

Na2SiO3 + 2H2

V m t hóa h c, silic

* Tính oxi hóa nhi t

axit k c khi cao, silic tác d ng v i các kim lo i

canxi, magie, s t t o thành

SiO2 + 2NaOH 2Mg + Si

Mg2Si

Silic

1.2.1.4. Tr ng thái t nhiên

t. Trong t nhiên không có silic

tr ng thái t do, mà ch g p

các khoáng v t silicat và aluminosilicat

xà vân, th ch anh.

tan

ng v Trái

d ng h p ch t: ch

cao lanh, mica, fenspat,

tan ch m trong dung d ch ki m

c nóng, tan d

D a vào tính ch t này, tinh.

Na2SiO3 + 2H2O

c trong flo và axit

SiO2 + 4HF

Silic là nguyên t ph bi n th hai sau oxi, chi m g n 29,5% kh i

Nó không tác d ng v i oxi, clo, brom và các

trong ki m nóng ch y:

silixua kim lo i.

y u là silic

nóng. Silic

r t

u ki n

ng:

SiF4 + 2H2O i ta dùng dung d ch HF

kh c ch và hình lên th y

Trong t nhiên, silic quan tr ng

t nt i

s n xu t th y tinh,

1.3. Các lo i v t li

i d ng cát và th ch anh. Nó là nguyên li u

g m,...

1.3.2.1. Gi i thi u v zeolit

u ch t tro tr u

Zeolit là các aluminosilicat tinh th có c u trúc không gian 3 chi u v i h th ng l x p

1.3.1. V t li u mao qu n trung bình [3] M c dù v t li u mao qu n trên th gi

1.3.2. V t li u vi mao qu n [1]

c nghiên c u và ng d ng r ng rãi

t ng h p nên v t li u mao qu n trung bình

Trong M: cation bù tr

thay th là r t c n thi t.

c là v tr u.

x, y: s

làm ch t mang xúc tác hay ch t h p ph vì s

ng thành mao qu n dày

ng d ng

-41, MCM-48, HMS, MSU, SBA-15,...

ch y u là l

i không gian 3 chi u v i 2 d ng c u trúc

i x ng và l

c k t tinh.

1.3.2.2. Các tính ch t * Trao

i cation: kh

g n v i m ng

lo i khác trong m ng không b thay

i x ng.

c v t li u mao qu n trung bình SBA - 16 t v tr

xúc tác phân h y các ch t h chlorampheni c th i, n

cs d

mang cho m t s quá trình xúc tác,...

h p ph và

phenol, metylen xanh,

,...làm ch t mang trong xúc tác t ng h p h c sinh ho t, ch bi n d u m

i cation là m t trong nh ng tính ch t quan

i.

i tinh th là

trong quá trình trao

c tính quý báu mà nh a trao

i v i các cation kim i ion b khung zeolit

i ion ho c các ch t trao

i

c.

i ta * Tính ch t xúc tác: zeolit

i sâu vào tìm hi u ng d ng c a nó và th y r ng nó có r t nhi u ng d ng c n thi t trong công nghi . SBA-16 t ng h p t tr u có th

trao

i zeolit b ng l c Coulomb nên d dàng trao

ion khác không có Sau khi t ng h

b n c a zeolit

tr ng c a zeolit. Do c u trúc không gian 3 chi u b n v ng và nh ng cation kim lo i

V t li u SBA - 16 thu c h v t li u rây phân t mao qu n trung bình có c u trúc tr t t , di n tích b m t cao. Nó có m

di n ch a Al và Si.

w: s phân t

là v t li u vi mao qu n zeolit, k c v t

li u cùng v

n tích khung m ng, có hóa tr n.

nh nhi t cao,

c mao qu n l n. Nó có kh

t li

sau: Mx/n[(Al2O3)x(SiO2)y].wH2O

Trong s các lo i v t li u mao qu n trung bình thì SBA - 16 là m t trong nh ng v t li u t t nh

c

t ti n nên hi u qu kinh t

c tìm ngu n nguyên li u m i r ti Và ngu n nguyên li u mà các nhà khoa h

u và tr t t , còn có tên khác là rây phân t . Công th c hóa h c

bi u di n

Vi t Nam, vi c nghiên c u t ng h p và ng d ng c a các lo i

v t li u này còn r t h n ch . M t ph n nguyên nhân là do ngu n silic truy n th

r

ng

lý

c a zeolit

c coi là m t xúc tác axit r n. Tính ch t xúc tác

c th hi n trong các ph n ng gây ra theo

cracking, polyme hóa, alkyl hóa,..Quá trình xúc tác này

ch cacbocation c th c hi n nh s hình

thành các tâm axit.

s octan, xetan, làm ch t

* Tính ch t ch n l c hình d ng: v n t c ph n ng không ch phu thu c vào ho t tính trung tâm ho t ho t

ng, kích

ng mà còn ph thu c vào kích c và hình d ng phân t . N u kích

c mao qu n ch a trung tâm c phân t bé

c mao qu n, phân t có th vào trong mao qu n và g p ttrung tâm ho t Tính ch t này g i là tính ch n l c hình d ng. Có 3 hình th c ch l c hình d ng:

kích ng.

- Ch n l c hình d ng ph n ng có kích qu n và

i v i các ch t tham gia ph n ng: ch có nh ng phân t ch t

c nh

c mao qu n m i

c

nh v trong mao

c chuy n hóa.

- Ch n l c hình d ng kích

nh

kích

kích

c phân t

c mao qu n m i có th khu ch tán ra ngoài h mao qu n.

m t ph n ng b

m t

i v i các s n ph m trung gian: hi n

c n do kích

nh nhi t

c, làm thay

v i nhau kh

ng nhi t

nhi t

s d nt i

khác nhau.

b n c a zeolit

ng x y ra các bi n

i v i axit r t kém. Khi chúng ti p xúc

gây nên múc n ng

nh

ng khác nhau cho zeolit. Khi ti p xúc v i dung d ch ki m có

cao thì zeolit b hòa tan.

ô nhi m môi

c ng d ng r ng rãi trong quá trình h p ph nh m lo i CO2 trong khí

và oxy không khí.

h p ph các ch t khí không có l i trong

2+

c. Zeolit

2+

i cation Ca và Mg trong

c

u này s làm c n tr s k t t a c a Ca và Mg.

i này l n s làm

ng, zeolit

kh

c s d ng

h p ph các ion kim lo i. lo i các kim lo i

c không

mong mu n.

Ngoài ba ng d ng k trên, ch ph m zeolit

kh

c dùng làm ph gia th c

ch ph m s h p ph các ch t

kháng b nh, kích thích

1.4. Tình hình nghiên c

c trong

cho

th v t nuôi,

ng và tiêu hóa.

u ch v t li u silica t tro tr u

trong và ngoài

c

i ta

ng trong phân bón

vào

m và

ng phân bón,

phì nhiêu, gi

u hòa pH

ng

tài nghiên c u v tro tr u v n còn r t h n ch .

-Ô

n Thành, Công ty TNHH Cao su K thu t Ti n B , cùng nhóm u s n xu t silica gel khí t v tr u. Quy trình x lý t o ra silica tm

c, giúp làm gi m s

t o ra lo i phân bón ch a zeolit. Zeolit s t t nh ch t dinh

t.

v c môi

c ng s

ng. Trong tr ng tr t, l i d ng tính ch t h p ph c a zeolit,

t, giúp ti t ki m

c b ng cách trao

v c làm s ch

Vi t Nam, m c dù ngu n nguyên li u v tr u r t d

parafin, xylen, dung môi h u

cho

c a các cation trao

1.4.1.

thiên nhiên và khí nhiên li u, lo i h p ch t sunfua, gi m thi u ô nhi m khí, tách

Nó có kh

làm m m

c ng b ng cation Na trong zeolit,

ng d ng h p ph

Zeolit

c bi t các

c

1.3.2.3. ng d ng c a zeolit *

v c xúc tác các ph n ng hóa h c,

i ion c a zeolit ch y u là trong

gà, l n. Khi tr n vào th c ng

cao trong su t quá trình s d ng ch t xúc tác,

+

i c u trúc tinh th . Các lo i zeolit khác nhau thì

nh trong dung d ch ki m: dung d ch ki m có pH khác nhau

ng silic

i ion

ng d ng trao

M t

nh ng v trí riêng bi t có hàm

ph c t p.

ng d ng trao

Trong

b n v ng trong các axit là khác nhau. * Tính n

*

c c a h p ch t trung gian không phù h p v i

i v i m t s zeolit b t k , khi

nhi t

c s d ng nhi u trong

ng này x y ra khi

i c u trúc tinh th và d n t i s phá v c u trúc tinh th . Các

nh axit:

nên

c dùng nhi u :

zeolit khác nhau ch u nh * Tính n

Zeolit giàu silic v i các cation n m

ph n ng h u

c mao qu n zeolit. * Tính n

ng d ng xúc tác

cao khi n zeolit b n v ng i v i s n ph m ph n ng: s n ph m có kích

- Ch n l c hình d ng

*

tinh khi t cao, thành ph n silica trong tro tr u trên 90%.

Theo nhóm nghiên c u, do có di n tích b m t l n và c u trúc x p nh , v t li u này có th dùng làm ch t c m bi n, ch t xúc tác cho m t s ph n ng hóa h c, ng d ng trong vi c ch t o t c p khác [18].

n, v t li u cách nhi t, cách âm và các v t li u cao

-

- Daiane B. Bevilaqua, Magale K.D. Rambo, Tiele M. Rizzetti, André L. Cardoson

nhiên -

Q

, thành p

và Ayrton F. Martins ti n hành nghiên c u s n xu t axit levulinic t tr u [4].

nano silica t

.

- Kairan Zhu, Hao Fu, Jinghui Zhang, Xiaoshu Lv, Jie Tang, Xinhua Xu [21].

-M

t, bà Nguy n Th Hòe

công vi c s d ng v tr u

s n xu t m

c phát tri n m i cho công ngh s n

c ngoài

chú ý nhi u trong

tài nghiên c u v tro tr u,

c bi t nó

c

v c h p ph .

[5].

Vivek Ganvir và Kalyan Das lo i b

n hành dùng nhôm hydroxit ph

c u ng [15].

nông nghi p làm v t li u h p ph [6].

-

, Venkat S. Mane1, Indra Deo Mall và Vimal Chandra Srivastava ti n hành th c hi

c b ng than ho t

- K.Y. Foo, B.H. Hameed, Malaysia, nghiên c u s d ng tro tr u - m t ph ph m

Hi n nay, trên th gi i có nhi u

tài nghiên c u h p ph màu xanh c a thu c nhu m

trên tro tr u [13].

tài nghiên c

ng d

i u ch than ho t tính t tro tr u

h p ph thu c nhu m

c x lý b ng NaOH

c th c hi n b i Long Lin, Shang-Ru Zhai,

Zuo-Yi Xiao, Yu Song, Qing-Da An, Xiao-Wei Song [7].

- Pankaj Sharma, Ramnit Kaur, Chinnappan Baskar, Wook-Jin Chung nghiên c u

- Vimal Chandra Srivastava, Indra Deo Mall và Indra Mani Mishra nghiên c u lo i b cadmium (II) và ion kim lo i Ze (II) trong dung d - L. Vlaev , P. Petkov, A. Dimitrov, S. Genieva làm s

c b ng tro tr u [14].

Bulgaria ti n hành nghiên c u

c b ô nhi m b i d u thô ho c nhiên li u diesen vào

[8].

- Nghiên c u h p ph Pb (II) trong dung d ch

c trên tro tr u

c th c hi n b i

nhóm g m Tarun Kumar Naiya, Ashim Kumar Bhattacharya, Sailendranath Mandal và Sudip Kumar Das

[12].

- Swarnalatha Somasundaram, Karthikeyan Sekar, Vinod Kumar Gupta, Sekaran u h p ph glycine trong h n h

c b ng tr u

[11].

- Mohsen Ghorbani, Hossein Eisazadeh nghiên c u lo i b COD, màu s c, anion và kim lo i n

lên b m t tro tr

1.4.2. Tình hình

Ganesan

u ch t v tr

trong dung d

Trung

n, ch ng cháy, di t

n [17].

s d ng tro tr

tài v vi c lo i b

ng d ng thành ano ch

khu n. Thành t u c a t xu

Qu

Ch t ch t

NH4+

c th i d t nhu m b ng cách s d ng nano polyaniline và

polypyrol ph trên tro tr u [9].

vi c lo i b

c b ng tr u và tro tr u [10].

kh o sát N

ch

n kh

p ph MB c a v t li u,

chúng tôi ti n hành phân lo i tro tr u thành các h t có kích

U

nh kh 2.1. N i dung nghiên c u m c u trúc c a v t li u silica ho

ng c

u ch t tro tr u

p ph MB c a v t li u b ng cách cho m

ng m u vào bình

tam giác ch a 100 mL dung d ch MB có n

50 mg/L, l c h n h p trong 2 gi ,

ti n hành ly tâm và thu l y ph n dung d

nh n

MB b

g pháp

b ng 660 nm. thành ph n pha 2.1.3. Nghiên c các nhóm ch c 2.1.2.

li u silica ho

ng c a các y u t

u ch v t li u silica ho t tính

chuy n hóa c a MB trong dung d 2.1.2.1.

ng c a nhi

ng nhi t quá trình h p ph MB trong dung d

c

u ch t tro tr u

M

a vi c nghiên c

ng nhi t h p ph là gi

k t h p ch t b h p ph vào ch t h p ph và ái l

c as

i gi a chúng.

M c tiêu c

nung

c b ng v t

p nh t mô t quá trình

h p ph . kh o sát

ng c a nhi

nung v tr

silica ho t tính, chúng tôi ti n hành nung v tr u v i th u ch

nh kh

c b ng cách l

t cho m

bình tam giác ch a s n 100 mL dung d ch MB có n trong 2 gi . Ti c sóng

2.1.2.2.

p ph MB

tôi l

nh vào

có n

uh nh p

tách pha r n còn ph n dung d ch thì ti

t

nghiên c

ng nhi t quá trình h p ph MB trong dung d

t cho t

n 1 g tro tr u vào bình tam giác ch a 100 mL dung d ch MB

50 mg/L. L

ng th

trong quá trình nung i th

- Ti u phân b h p ph liên k t v i b m t t i nh

n

- M i trung tâm ch h p ph m t ti u phân.

- B m t ch t h p ph

tách pha r n, thu l y ph n dung d ch và ti

ng h p ph trên các ti u

các trung tâm bên c nh.

Tuy v y, mô hình Langmiur có th áp d ng cho quá trình ch t h p ph trong

b ng 660 nm. ng c

ng nh

nh.

thu c vào s có m t c a các tiêu phân h p ph trên

u

dung d 2.1.2.3.

MB còn l i

c xây d ng trên các gi thuy t:

n

p ph MB c a v t li u b ng cách

ng m u vào 100 mL dung d ch MB có n

trong 2 gi và ti

nh n

ng nhi t h p ph Langmuir ng nhi

nh kh

t cân b ng

b ng 660 nm.

b

ng c a th

4 gi khi nung m u. Ti

c, chúng

u h n h p trong 2 gi . Khi quá trình h p ph

thì ly tâm lo i b pha r n, thu l y ph n dung d

b ng 660 nm.

vi c hình thành v t li u silica ho t tính b

quang

ng tro tr

n 900 oC

50 mg/L, l

Chúng tôi ti n hành kh o sát s

cho m

t 200 o

các nhi

i m u là 2 gi

c a v t li

quang

n vi c hình thành v t li u

c. K

c bi u di

ch t (2.1)

:

:

Ce: n

ch t h p ph t i th

qe

ng h p ph (mg/g). ng h p ph c

qmax

m cân b ng, (mg/L).

m Ce: n

i, (mg/g).

L y logarit hai v

(2.4)

c:

ch t b h p ph là r t nh (K.Ce<< 1) ta có:

(2.5)

(2.2) ng h p ph t l v i n Khi n

hay

t m t giá tr

b m t ch t h p ph

i

D ng tuy n tính c

ng h p ph

ng v i s tâm h p ph còn h ng s K ph

thu c c

a ch t h p ph , ch t b h p ph và nhi

nghi m ta có th

nh qmax và h ng s K b c vi t thành:

T s li u th c nghi m chúng ta s xây d

dung d ng nhi t

cs d

nghiên c

c a quá trình h p ph

n

ng h c h p ph là m t thông s

d

c trong thi t k công trình x

c s d ng nh

c th i, b i vì mô

tách lo i ch t ô nhi m kh i c th i b

tài này, chúng chúng tôi

p ph . ng h

nghiên c

ng h c s h p ph

ng c nh t bi u ki n (the

pseudo-first order), b c hai bi u ki n (the pseudo-second order).

i qmax.

ng MB b h p ph vào pha r n, hay còn g i là dung ng h p ph c a ch t h p ph qt (mg/g) t i th

ng nhi t h p ph Freundlich Mô hình này d a trên gi thuy t s h p ph

ng h p ph cân b ng và n

mt

c tính theo công th c:

(2.8)

p, b m t ch t h p ph là

ng nh t v i các tâm h p ph khác nhau v s

c bi u di n b

c b ng v t

u ch t tro tr u

ng h c h p ph có th s d

ng th ng y = a.x + b. T các h s a, b ta tính ng h p ph c

ng h c quá trình h p ph MB trong dung d

ng h

u di n m i

quan h gi a Ce/qe theo Ce. N u quá trình h p ph tuân theo mô hình

Quan h gi

li u silica ho

quan tr ng trong vi c áp d ng các quá trình h p ph vào x

(2.3)

ch s

2.1.4. Nghiên c

n

(2.2)

c vi t

(2.7)

ki m soát t th

m cân b

. T các s li u th c

th .

V

i th

l i:

p các phân t ch t b h p ph .

a hai thông s qmax và h ng s

b

V i qe = x/m

qmax. T c là dung

ch t b h p ph

c bão hòa b i m

i qmax có m t giá tr

(2.6)

ch t h p ph .

ch t b h p ph càng l n (K.Ce >> 1) thì qe

ng h p ph s

c

cân b ng c a dung d ch, (mg/L).

K (L/g) và 1/n: h ng s Freundlich.

K: h ng s Langmuir.

Khi n

ng ch t h p ph , (g).

ng h p ph . cân b ng c a ch t h p ph Co, Ct: l

:

t là n

MB

u và t i th

m t (mg/L).

V: th tích dung d ch MB (L).

(2.4)

m: kh Ph

x

ng ch t b h p ph t i th

m cân b ng, (mg).

ph F (%) tai th

ng c a ch t h p ph (g). i trong dung d

c h p ph còn g i là m

h p

(2.9) 2.1.4.1.

(2.13) (2.13) là quy lu t t

c nh t bi u ki n th b c nh t bi u ki n nêu rõ các y u t

ng h p ph c a pha r n,

ng bi u di

c bi

d ng tích phân c a ph n ng b c hai, có

i thành:

n dung

(2.14)

i d ng: Có d ng tuy n tính:

(2.10)

(2.15) c xem là t qe và qt: l

ng h p ph t i th

m cân b ng và t i th

m

v y:

(2.15) có th

= qt, d ng tích phân c

n t = t và qt

qt) theo t s l

i d ng: (2.17)

N u s h p ph tuân theo quy lu m i quan h t/qt theo t c

ng th ng, t

ng h c b c nh t bi u ki k1 và qe có th

nh t

ng bi u

nh t

u di n các y u t

nh

c bi u di

i d ng:

2.1.5. Nghiên c u nhi

nh m m : m cân b ng và t i th

m

t (mg/g).

có d ng tích phân sau:

c kh o s t b ng c ch phân t ch

c v sau khi h p ph v i c c kho ng th i gian c ch nh b c hai

ng h c quá trình h p ph MB trong dung d

ng c a nhi

ng h p ph l c n thi t

ng h p ph

ch ng t qu tr nh h p ph n

ch ng t qu tr nh h p

c h a h c.

Vi c tính toán các tham s nhi t n qt = qt

(2.12)

c

u ch t tro tr u

l m t qu tr nh thu nhi t trong kho ng nhi ph c b n ch t c

b c hai bi u ki n, (g/mg.giây). n t = t v qt

k2 và h có

ch xem x t b n ch t c a qu tr nh h p ph . Trong kho ng nhi

nghiên c u n u dung ng h p ph t i th

u ki

e,

th .

nh b c nh t bi u ki n v

b ng v t li u silica ho Vi c kh o s t

(2.12)

k2: h ng s t

ng th ng, t

m v i tr c tung c

MB trong dung d ch tr

th bi u di n

bi u ki n.

ng h c h p ph b c hai bi u ki

qe và qt: l

(2.15) s

d

nhau 10 ph t, p d ng c

ng h p ph c a pha r n. Mô hình này phù h p v i gi thuy t cho c ki m soát t

ng h c b c hai bi u ki

ng h c c a quá trình h p ph c a v t li n

c hai bi u ki n

r ng h p ph hóa h

th

d c và

th v i tr c tung.

2.1.4.2.

V

c vi t l

n qt

(2.11)

h p ph tuân theo qui lu

mc

u ki

(2.10) tr thành:

ln (qe- qt) = ln qe - k1t di n ln (qe

0, v

b c nh t bi u ki n (L/giây).

Sau khi l y tích phân 2 v v i các

N ut

u qt/t

(2.16)

t (mg/g). k1: h ng s t

h p ph

kh

nh l i b n

ch t h p ph c a nghiên c u này. Các tham s bao g m: Bi n thiên Entanpi ( H) và bi n thiên Entropi (

c

:

:

(2.18)

I0, I: l (2.19)

i dung d ch.

L: b d y c a dung d C: n

ch t h p th ánh sáng trong dung d ch.

: h s h p th quang phân t , nó ph thu c vào b n ch t c a ch t h p th ánh KC: h ng s cân b ng c a quá trình h p ph .

Co, Ce: l

t là n

c sóng c a ánh sáng t i ( = f ( )).

c và sau h p ph (mg/L).

Có th v gi c các tham s nhi th . T các giá tr

c này s kh

ng t

d

tham s nhi

dung d ch và n

D = f ( , L, C) (2.21) Dt im

ng h p ph c a v t li u v t nh to n c c

c kh o s t b ng c ch phân t c v sau khi h p ph

c c kho ng nhi

nh n

c sóng

Tuy nhiên, do nh ng y u t

kh c nhau s d ng mô h nh

nh v i cuvet có b

nh

ng th ng.

n s h p th ánh sáng c a dung d ch H+, s có m t c a

c sóng c a ánh sáng t i, s pha loãng c a dung d ch, n ion l

th trên không có d ng

ng th ng v i m i giá tr c a n

. Và

bi u th c trên có d ng:

u

(2.22)

c quang

2.2.1.

nh

ng bi u di n D = f (C) ph i có d ng y = ax là m

MB trong

bi u di n lnKc theo 1/T. 2.2.

c sóng, b dày

ch t h p th ánh sáng.

m v i tr c tung c

nh thêm b n ch t c a quá trình h p ph .

ng c a nhi

dung d

h p th quang D là m t hàm c

u di n quan h lnKC v

: c s d ng ph bi n nh t mn ib

C

chính

t yêu c u c a phép phân tích, máy móc d s d ng và b o qu ti n, cho giá thành phân tích r

nh n

b

nh thì

Cx.

nh và trong m t cuvet có t K = k. .L ta có:

(2.23) V i m i ch t có ph h p th phân t vùng UV Vis thì luôn có m t giá tr n ng

c quang là mu n nó thành h p ch t có kh

c

. Nó là m t h s g n li n v i n

i v i m t ch t phân tích trong m

MB trong quá trình th c nghi m.

Nguyên t c chung c

h p th ánh sáng c

b: h ng s có giá tr t 0 < b

phân tích chính c a ph n l n

Nguyên t c:

c ut

ch t h p th ánh sáng trong dung d ch.

k: h ng s th c nghi m.

t

các phòng thí nghi m. Xu t phát t nh ng lý do trên chúng chúng tôi l a ch n ph pháp tr

C: n

ng ch t c

nh m t

p th ánh sáng r nh.

nh lu t Bouguer-Lambert-Beer. Bi u th c c a

nhlu t:

gi i h n C0

nh sao cho:

- V i m i giá tr Cx< C0: thì b = 1 và quan h gi Cx tuy n tính.

- V i m i giá tr Cx> C0: thì b < 1 (b ti n d n v 0 khi Cx h p th quang D và n

(2.20)

h p th quang D và n ng

Cx là không tuy n tính.

gi a

ng các ch

h p th

quang phân t UVd ng n

c khi dùng c n hi u ch nh l

i ta ch s

c

tuy n tính gi a D và C, vùng tuy n tính này r ng hay h p ph thu c

vào b n ch t h p th quang c a m i ch

gi i h n C0 càng nh và vùng n

n thì giá tr n

c quang: Có nhi

ng m t ch t b

c quang. T

:P

pháp dãy chu

ng, nó thích h p cho vi c ki

c sai l ch n n gi a m u chu n và

m u phân tích d

n sai l ch k t qu

2.2.2.

XRD [2]

Theo lý thuy t c u t o tinh th , m ng tinh th

nh n

g

hay ion phân b

ng cho phép c a các ch t d ng máy quang ph

nh. Khi chùm tia X

i tinh th thì m

t cách t nhi u x

tr c quang,

c xây d ng t các nguyên t

n trong không gian theo m t tr t t nh

t i b m t tinh th

P

ng chu

u

c hàng lo t m u cùng lo i nên

ng màu b ng m n, không c

m

ng chu n và n u có sai s thì ph i v l i.

m là ph

ng b

pháp chu

c a ch t c

trung tâm c

nhanh, kinh t và k t qu

tuy n tính gi a D và C càng h p.

n không c

h p ph c a các dung d ch chu n

hai mút và

u ki n th c nghi m, v i các ch t

có ph h p th UV-Vis càng nh y, t c giá tr e c a ch

u ki n thí nghi m

c bi t. Các nguyên t , ion b kích thích b i chùm

tia X s thành các tâm phát ra các tia ph n x .

u ki n

ng phân tích c th mà ta ch

p. Trong khóa

lu n này chúng chúng tôi s d

ng chu

nh n

MB. ng chu n: T hàng lo t m

khi phân tích

rút ng n th i gian chu n b m u chu n và th i gian tính toán k t qu , ng chu n. V nguyên t

chu n ph c v cho vi chu n có n

ng m t ch

chu

dãy dung d ch chu

các giá tr

= f(

th

D = f(C) g

n. Ti

tuy

Hình 2.1.

h p th quang D c a

h p th quang

cd

th

ng chu

ki

c các giá tr Cx

c sóng ( ) b

-Bragg: (2.24)

u ki n

h p th quang D c a chúng v

Dx. Áp d ng các giá tr

Dx

-

u

ng chu n (cùng dung d ch so sánh, cùng cuvet, cùng c các giá tr

nhi u x XRD

Kho ng cách hai m t song song (dkhông gian), góc gi a chùm tia X v i m t ph n x

D

ng chu n.

ng chu n, pha ch các dung d ch c gi

ng

c h t ph i pha ch m t dãy dung d ch

ch t h p th ánh sáng n m trong vùng n

là dãy dung d ch có n

xây d ng m

ng chu n s

ng chu n này có th s d ng trong th i gian

vào c trên.

i nhi u x trên gi

nghiên c u c u trúc tinh th . (giá tr 2 ) có th suy ra d theo công th c

ng v i m i h k t tinh c th s cho m t b các giá tr d ph n x

các góc quét

khá

c s d ng r

nghiên c u c u trúc

2.3.

-

tinh th c a v t li u.

2.3.1. Thi t b Nguyên t c: S d

nt

màn hu nh quang có th

truy

màn nh. M

p vào m u nghiên c u

n t truy

n t ph n x và

n th gia t c vào ph n thu và bi

i thành tín hi u

c khuy

u khi n t

m trên m u cho m

nh ph thu

n t ) qua 2 t quang nt

n t ph n x

ánh sáng, tín hi

Máy l

c t o ra t catot

c h i t lên m u nghiên c

s

n

i theo yêu c u. nt

nt s

t o nh m u nghiên c u.

sáng trên

sáng t i trên màn

n t phát ra t i b thu và ph thu c vào hình d ng m u

nghiên c u.

-IR

2.2.3.

P

khác nhau.

-1

- 4000 cm-1 nhóm

onsted và Lewis) 2,

NH3, pyridin, các tâm

u nhi t, máy khu y t

t,

t s y, lò nung.

2.3.2. D ng c Bình tam giác 250ml, pipet, bóp cao su, c c th y tinh, nhi t k 2.3.3. Hóa ch t Metylen xanh (PA TQ), C2H5OH (PA TQ).

y tinh.

3.1.2.

các nhóm ch c n hành

K T QU VÀ TH O LU N m c u trúc c a v t li u silica ho

li

u ch t tro tr u

u ch t tro tr u b c trình bày l

nh các nhóm ch t ho

ng có m t trong v t

- IR. K t qu FT - IR c a m u t trên các hình (3.2), (3.3).

thành ph n pha nh thành ph n pha c a v t li u, chúng tôi ti n hành ghi gi c a các m u v t li

các nhi

XRD

300, 400, 700 và 800 oC. K t qu

hình (3.1).

Cæåìng âäünhiãù u xaû(Cps)

c trình bày

c nung

50

SiO2 T800

T700

Hình 3.2. Gi

FT - IR c a m u tro tr u nung

300 oC

Hình 3.3. Gi

FT - IR c a m u tro tr u nung

800 oC

T400

T300

10

20

30

40

50

60

70

Goïc nhiãu ù xaû(2

Hình 3.1. Gi n

XRD c a m u tro tr u nung

T k t qu các v t li T800 thì b

300 oC, 400 oC, 700 oC và 800 oC

c, chúng tôi nh n th y trong kho ng nhi u có thành ph n pha ch y u là SiO2

u xu t hi

nghiên c u thì nh hình. Riêng m u

-SiO2.

K t qu

c t ph FT-IR cho th y v t li u silica ho t tính có các peak dao i 3442, 2928, 2372, 1628, 1101, 802 và 469 cm-1. ng t i 3442 cm-1

-

ng v

ng bi n d ng c a nhóm -OH

0.8

trong nhóm silanol Si-OH.

0.6

ng t i 2928 cm -1

-

D = 0.1794C -0.018 2 R = 0.996

1.0

D

ng v

ng kéo dài c a liên k t C-H. 0.4

- Peak t i 1628 cm-1

ng v

ng hóa tr c a nhóm -OH.

ng t i 1101 và 804 cm-1

-

0.2

ng kéo dài c a liên

k t Si-O-Si, O-Si-O c a t di n SiO4. ng t i 469 cm-1

3.2. Xây d

ng v

1

2

3

4

5

C (mg/L)

Hình 3.4.

MB trong quá trình th c nghi m chúng tôi ti n hành xây

d

ng chu l

0

ng u n c a t di n SiO4.

ng chu n MB nh n

n

0.0

K t qu xây d

n b m t dãy m u dung d ch MB có

t t 0,5 ÷ 5 mg/L, ti

quang

c sóng

b ng 660

ng chu

c

ng th ng có d ng y =

ax + b v i h s a = 0,1794, h s b = -

s

R2 = 0,996) vì v y có th s d

nm.

B ng 3.1. K t qu

ng chu n

nh n

ng c a các y u t

3.3.

quan cao ( MB.

u ch v t li

chuy n

hóa c a MB C (mg/l) D

0,5

1,0

1,5

0,061 0,167 0,222

C (mg/l)

3,0

3,5

4,0

2,0

2,5

3.3.1. Kh o sát

0,336 0,420 4,5

ng c a nhi

kh o sát

0,547 0,621 0,720

nung v tr

silica ho t tính, chúng tôi ti n hành nung v tr u

5,0

v i th D

ng c a nhi

nung

c a v t li

0,767 0,875

các nhi

i m u là 2 gi u ch

c b ng cách l

qu

c bi u di n

hình (3.4).

ng chu n. K t

trong 2 gi . Ti quang

t 200 o nh kh

t cho m

bình tam giác ch a s n 100ml dung d ch MB có n S d ng ph n m m Origin 6.0 xây d

n vi c hình thành v t li u n 900 oC p ph MB

ng tro tr u

nh vào

50 mg/L, l c

uh nh p

tách pha r n còn ph n dung d ch thì ti c sóng

b ng 660 nm. K t qu trình bày

b ng (3.2) và hình (3.5).

t

chuy n hóa c a MB c a các m u kh o sát

B ng 3.2.

nhi

nung và kh i

ng c a các m u khác nhau

ch

t 49,05 % v i li

i v i m u 250 oC là 78,26 %.

ng là 10 g/L

Quá trình h p ph

dùng v t li n 99,21 % v i li u

chuy

c nung

300

ng 10 g/L. n m u 800 oC. V t

chuy n hóa c

Ký

2

nung (oC)

4

6

8

10

200

T200

10,81

24,86

31,55

33,00

49,05

250

T250

16,05

33,44

49,61

62,99

78,26

300

T300

48,38

79,99

92,31

99,09

99,21

400

T400

54,07

94,15

98,49

99,12

99,14

500

T500

44,93

84,67

96,83

99,09

99,23

600

T600

62,65

86,73

97,55

99,53

99,20

700

T700

73,47

94,09

98,51

99,55

99,14

800

T800

97,40

99,21

99,45

99,59

99,68

900

T900

92,64

98,83

99,38

99,57

99,63

li u nung

800 oC

chuy

g/L. Ti p t

t 97,40 ÷ 99,68 % khi dùng li

nung m u thì kh

do SiO2 chuy n d n t d

nh hình sang d ng tinh th hóa làm gi m di n tích b i kh

Vì v

li u

ng 4 g/L

chuy

phù h p v

c nung 300 và 800 C v i li u 3.3.2. Kh o sát

ng là 4 g/L.

ng c a th ng th

n vi c hình thành v t li u silica ho t tính b n 4 gi , nhi

i th

30 phút

o

nung m u 300 và 800 C, ký hi u m

n H5. Ti

nh kh

ng t C1

F (%)

gi và ti

u trong 2

tách pha r n, thu l y ph n dung d ch và ti

b ng 660 nm. K t qu B ng 3.3.

Th

n C5 và

p ph MB c a v t li u b ng cách cho m t

ng m u vào 100 mL dung d ch MB có n T200 T250 T300 T400 T500 T600 T700 T800 T900

ng tro

t k t qu t t.

u ki n th c t , chúng tôi l a ch n v t li u silica

o

Chúng tôi ti n hành kh o sát s

105 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10

ng t 2 ÷ 10

p ph l i gi m. Theo chúng tôi là

m t thì nh n th y là

H1

o

gi )

c

b ng (3.3) và hình (3.6).

chuy n hóa c a m u C và H theo th 0,5

1

2

3

4

C1

C2

C3

C4

C5

H1

H2

H3

H4

H5

F (%) c a MB khi dùng m u C

26,53

45,82

71,68

82,83

95,69

F (%) c a MB khi dùng m u H

94,95

96,44

99,21

99,34

99,43

Ký hi u m u 0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

C (g/L)

Hình 3.5.

ng c a nhi

nung v t li

chuy n hóa MB

D a vào hình (3.5) chúng tôi nh n th y r ng: khi nung v t li u o

C thì kh

p ph MB kém. V i m u 200

o

200 oC và 250

chuy n hóa l n nh t c a MB

m u chúng tôi l a ch n ti n hành kh o sát là m u nung F (%)

.

100

nh kh

300 và 800 oC trong th i

p ph MB c a v t li u b ng cách cho

ng m u vào bình tam giác ch a 100 mL dung d ch MB có n

m

50 mg/L,

90

l c h n h p trong 2 gi , ti n hành ly tâm và thu l y ph n dung d

C H

80

MB còn l i b

70

nh n ng

b ng 660 nm. K t qu

c

b ng (3.4).

60 50

B ng 3.4.

ng c

ch

chuy n hóa c a MB trong dung d ch

40

c b ng m u C3 và H3

30 20 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

c h t (µm)

t (h)

Theo k t qu l

ng c a th c

t li

chuy n hóa MB

hình (3.6) chúng tôi th y r ng: khi th

chuy n hóa c

p ph MB càng l n.

chuy n hóa

u 1 gi và khi t 71,68 %. Nó ti p t

m u v t li u silica

630

1600

F (%) c a MB khi dùng m u C3

97,24

74,75

63,86

56,60

F (%) c a MB khi dùng m u H3

99,27

99,55

99,61

99,62

a m u 300 oC.

i th

chuy n hóa ch b u 2 gi

500

F (%)

Hình 3.6.

180

n 95,69 %

iv i

100

90

C3 H3

trong 4 gi .

80

chuy n hóa MB c a v t li u silica nung chuy n hóa c a MB k

u

800 oC ít b

ng b i th i

70

th i gian là 30 phút, 1 gi , 2 gi , 3 60

gi , 4 gi l

t là 94,95; 96,44; 99,21; 99,34 và 99,43 %. Khi th

chuy

50

u.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

d (µm)

khóa lu n này, chúng tôi l a ch n th i

u

trong quá trình nung v t li u cho các nghiên c u ti p theo là 2 gi v i m u nung 300

Hình 3.7.

ng c

chuy n hóa MB

và 800 oC. i v i m u 800 oC, 3.3.3. Kh o sát kh o sát li u, chúng tôi s d

ng c ng c

ch t ch

. C h t càng l n kh

phân chia thành các h

p ph MB c a v t c khác nhau. Hai

ch 99,62 %).

px px 9l

ng c a c p h chuy

chuy n hóa MB là không . Kích

chuy n hóa ch

0,35 % (t 99,27 % lên

c h t càng nh t t. V

300 oC thì b

ng m nh b i y u t này. Kích

chuy n hóa c a MB càng l n t c là kh

c là 180 µm

còn 56,60 % kh

0,4

6,589

10,630

1,795

11,940

0,5

3,384

9,145

0,585

9,794

0,6

2,012

7,849

0,424

8,188

0,7

1,834

6,753

0,295

7,037

0,8

0,992

6,014

0,240

6,164

c nh

0,9

0,970

5,349

0,201

5,484

p ph

1,0

0,897

4,821

0,184

4,937

p ph càng

chuy n hóa MB lên t i 99,24 % và gi m d n ch

c h t là 1600 µm.

Theo chúng tôi, có th là do khi nung cháy h

300 oC, v n còn m

cl n

ch tl n

s nhi u cacbon và ít SiO2

cl

thì nhi u SiO2

u này quy

i v i m u nung

800

nh

n kh

ng cacbon còn l i ít nên ch còn l i b ng c

ch

n kh

p ph Ce/qe

khung SiO2

o

.

3.5

Ce/qe

c l i, v t li u nung

C3

y = 0.0853x + 0.0982 2 R = 0.095

1.6

H3

y = 0.04772x + 0.0436 2 R = 0.996

1.4

3.0

1.2 2.5

y khi kh o sát ho

ng c a các y u t

chuy n hóa MB trong dung d

u ch silica c, chúng tôi nh n th

1.0 2.0

0.8

u

1.5

0.6

ki n thích h

nung = 800 oC, th

t

ch t

1.0

0.4

0.5

không

0.2

ng nhi u.

0.0

0.0 0

10

15

20

25

30

35

ng nhi t h p ph MB ng nhi t h p ph MB, chúng tôi l

tr u vào bình tam giác ch a 100 mL dung d ch MB có n h n h p trong 2 gi . Khi quá trình h p ph l y ph n dung d

nh n

5

10

15

20

25

t cho t

a

n 1 g tro

50 mg/L. L

u các

t cân b ng thì ly tâm lo i b pha r n, thu MB b

30

Ce (mg/L)

C3

y = 0.2093x + 0.766 2 R = 0.842

1.1

lg qe

nghiên c

0

40

Ce (mg/g)

lg qe

3.4. Nghiên c

5

1.4

H3

y = 0.2768x + 0.9717 2 R = 0.948

1.3 1.2

1.0

1.1

b ng

1.0

0.9

660 nm.

0.9 0.8

0.8

ng h p ph MB c a m u C3 và H3

B ng 3.5.

0.7

0.7

Kh i ng (g)

C3

-0.2

H3

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

0.6 -1.0

1.8

-0.5

lg Ce

Ce (mg/L)

qe (mg/g)

Ce (mg/L)

qe (mg/g)

0,1

37,235

11,873

29,041

20,513

0,2

28,149

10,479

13,155

18,200

0,3

16,472

10,879

4,627

14,976

0.5

1.0

1.5

lg Ce

b Hình 3.8 a) Langmuir

0.0

b) Freundlich

T

h i quy tuy n tính, chúng tôi tính

nhi t h p ph và trình bày

Ce qm

Freundlich

lg qe

lg K F

1 K Lq m 1 lg Ce n

C3

H3

qm =11,723

qm = 20,956

KL = 0,869

KL = 1,094

KF = 5,834

KF = 9,369

n = 4,778

n = 3,613

C3

H3

0,995

0,996

0,842

0,948

ng nhi t h p ph

n ( R2 = 0,995 và 0,996)

nhi t h p ph Freundlich (R2 = 0,842 và 0,948).

thì mô hình

Th i gian (phút)

R2

k t qu th c nghi m, chúng tôi th y r ng:

Langmuir có h s 300 oC và 800 oC l

ng h p ph MB b ng v t li u silica ho t tính

Các tham s

Ce qe

ng c a th

B ng 3.7.

ng nhi t d ng tuy n tính

Mô hình ng nhi t

Langmuir

ng

b ng (3.6).

B ng 3.6. Các tham s c

T

c các tham s

ic am u

t là 11,723 (mg/g) và 20,956 (mg/g). Vì v y, theo chúng tôi

ng nhi t h p ph Langmuir mô t thích h p

C3

H3

Ct (mg/L)

qt (mg/g)

Ct (mg/L)

qt (mg/g)

10

26,310

5,755

20,290

7,260

20

21,851

6,870

12,653

9,169

30

17,949

7,846

7,832

10,375

40

15,524

8,452

4,069

11,315

50

12,291

9,260

2,993

11,584

60

10,507

9,706

2,230

11,775

70

8,278

10,263

1,427

11,976

80

7,051

10,570

0,948

12,096

90

7,046

10,571

0,853

12,120

100

7,012

11,580

0,340

12,248

ng

ng h p ph c

i v i quá trình h p ph MB trong dung d

u ch t tro tr u

ng nhi t c b ng v t li u silica

ng h c mô t quá trình h p ph MB b ng tro tr u, chúng tôi l y 0,8g tro tr u cho vào 200 ml dung d ch MB có n m t kho ng th i gian là 10 phút thì Th i gian th c nghi m t quang

n 100 phút. Ph n dung d ch ti

50 mg/L. C sau y ph n dung d ch. nh m

11

C3 10

qt (mg/g)

ng h c h p ph MB

t

3.5. Nghiên c

q (mg/g)

u ch t tro tr u.

13

H3 12

11

9

10

8 9

7 8

6 7

= 660 nm. K t qu 5 0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

t (phút)

t (phút)

H nh 3.9. M i quan h gi a qt theo t c a qu tr nh h p ph MB trong dung d ch c b ng v t li

u ch t tro tr u

K t qu

b ng (3.8) và hình (3.9) cho th

80 phút. Sau 80 phút thì quá trình h p ph

ng h p ph t cân b ng v

c

n

ng h p ph c c

T h nh (3.10) ch ng tôi nh n th b c nh t bi u ki n có h s

i là 10,570 (mg/g) v i m u 300 oC và là 12,096 (mg/g) v i m u 800 oC.

i v i m u 800 oC o

xây d

ng h c c a quá trình h p ph MB trong dung d ch

tr nh b c nh t bi u ki n và m i quan h gi a t/qt v

nh b c hai bi u

h nh (3.10).

t là 0,996 và

2.0

C3 y = -0.0425x + 2.211 2 R = 0.934

1.5

H3 y = -0.05976x + 2.2494 2 R = 0.989

1.0

1.0

tr nh b c

cho qu tr nh h p ph MB trong dung d

c b ng v t

ng h c c a quá trình h p ph MB x

2.0 1.5

y, chúng tôi k t lu n r

li u silica ho t tính.

3.6. Nhi

ln (qe - qt)

ln (qe/qt)

ki n

800 C l

i v i m u 300 oC, R2 = 0,989

i mô hình b c hai bi u ki n (R2 c a m u 300 oC và

hai bi u ki n mô t t t

c b ng tro tr u ch ng tôi bi u di n m i quan h gi a ln(qe-qt) v

nh h i quy tuy n tính c a mô hình 2

nh c c tham s nhi

kh o s t

ng c a qu tr nh h p ph chúng tôi ti n h nh

ng nhi

ng h p ph MB. Ch ng tôi cho 0,4g tro tr u

vào bình tam giác ch a 100 mL dung d ch MB có n

50mg/L. Ti n h nh khu y

0.5 0.5

t trong 120 ph t

c c nhi

-0.5

qu tr nh h p ph

t cân b ng, ch ng chúng tôi ti n hành ly tâm, thu l y ph n dung

-1.0

d

= 660 nm. K t qu

0.0

0.0

-0.5

:t

n 343 K b ng m

c tr nh b y

u nhi t. Sau khi

b ng (3.8).

-1.5 -1.0

B ng 3.8.

-2.0

-1.5 10

20

30

40

50

60

70

10

20

30

40

50

60

t (phút)

70

M u C3

8

9

6

6

Ce (mg/L)

qe (mg/g)

lnKc

Ce (mg/L)

qe (mg/g)

lnKc

303

23,606

6,487

0,095

9,220

10,08

1,476

313

20,123

7,358

0,380

8,094

10,37

1,636

323

10,123

9,858

1,360

4,788

11,19

2,235

333

4,348

11,302

2,342

3,222

11,58

2,666

343

4,326

11,307

2,347

2,113

11,86

3,112

T c c k t qu th c nghi

c

H3

y = 0.07576x + 0.568 2 R = 0.999

8 7

7

M u H3

T (K) t / qt

y = 0.0815x + 1.2338 2 R = 0.996

9

p ph MB b ng v t li u

t (phút)

C3

10

n kh u ch t tro tr u

a t/qt

ng c a nhi

-2.5

5

5 4

4 3

3 2

2 1

1 0

20

40

60

80

100

0

t (phút)

20

40

60

80

100

t (phút)

b Hình 3.10.

ng h c h p ph theo mô hình b c nh t bi u ki n (a) và theo mô hình b c hai bi u ki n (b)

nh bi u di n m i quan h qe theo T bi u di n m i quan h lnKc theo 1/T

b ng (3.8),ch ng tôi ti n h nh xây d ng h nh (3.11) v

h nh (3.12).

qe (mg/g)

qe (mg/g)

C3

12

y = 0.1358x - 34.614 2 R = 0.921

11

12.2

H3

y = 0.0477x - 4.3911 2 R = 0.967

12.0 11.8

Nhi (K)

11.6 10

B ng 3.9. C c tham s nhi

11.4

11.0

G, (J/mol)

H, (J/mol)

C3

H3

303

- 23,85

- 3437,57

313

- 1798,84

- 4730,90

323

- 3573,82

- 6024,22

333

- 5348,81

- 7317,55

343

- 7123,80

- 8610,88

11.2 9

ng c a qu tr nh h p ph MB b ng v t li u silica S, (J/mol.K)

C3

H3

C3

H3

53758,32

35750,20

177,50

129,33

10.8 8

10.6 10.4

7

10.2 10.0

6 300

310

320

330

340

300

350

310

320

330

340

350

T (K)

T (K)

H nh 3.11. M i quan h gi a qe theo T c a qu tr nh h p ph MB b ng v t li u

C3

2.5

ln Kc

ln Kc

silica ho t tính H3

3.2 3.0

y = -6466x + 21.3494 2 R = 0.932

2.0

K t qu

y = -4300x + 15.556 2 R = 0.978

2.8

nhi

c

b ng (3.9) cho th y:

ng t do Gibb ( G)

y quá trình h p ph MB trong dung d

silica ho t tính trong kho ng nhi

2.6

u có giá tr âm (- 8610,88 ÷ - 23,85)

t t c các

c b ng v t li u

nghiên c u là quá trình t di n bi n.

1.5

2.4

- Hi u ng nhi t H > 0 (m u 300 oC có H = 53758,32 J/mol , m u 800 oC có

2.2

1.0

H = 35750,20 J/mol) cho phép chúng tôi kh

2.0 0.5

1.8

dung d

nh quá trình h p ph MB trong

c b ng v t li u silica là m t quá trình thu nhi t.

1.6 0.0

1.4 0.0029

0.0030

0.0031

0.0032

0.0033

0.0029

0.0030

0.0031

0.0032

0.0033

1/T

1/T

H nh 3.12. M i quan h gi a lnKc v 1/T c a qu tr nh h p ph MB b ng v t li u silica ho t tính D a vào k t qu

hình (3.11) ta th y quá trình h p ph MB trong dung d ch

c b ng v t li u silica ho t tính ph thu c vào nhi

. Khi nhi

trình h p ph T ng. K t qu

ng chúng tôi t nh to c tr nh b y

b ng (3.9).

c c c tham s nhi t

- Giá tr entropy S > 0 (entropy c a m u 300 oC và 800 oC l 129,33 J/mol.K ch ng t quá trình h p ph

t là 177,50 và

h n lo n c a h .

- S = 129,33 (J/mol.K) > 0. Ch ng t qu tr nh h p ph MB l h n lo n trên b m t phân c ch pha r n - l ng.

K T LU N VÀ KI N NGH

4.2. Ki n ngh

4.1. K t lu n

1. M r ng nghiên c u kh

Sau quá trình th c nghi m, chúng tôi có m t s k t lu

p ph c a v t li u silica ho

dung d ch khác.

1.

u ch

c v t li u silica ho t tính t tro tr u có kh

i v i dung d ch MB trong

c.

u ki n thích h

c h t không 2.

ti

n kh

p ph c a v t li u.

nh thành ph n pha và các nhóm ch t ho

v t li u. V t li u silica ho

p ph t t

u ch v t li u là: 800 oC,

ng có trong

u ch t tro tr u có thành ph n pha ch y u là SiO2

nh hình. ng nhi t h p ph MB trong dung d

3.

ho t tính. K t qu cho th y quá trình h p ph MB trong dung d silica ho t tính tuân theo mô hình h p ph và R2 = 0,996.

ng h p ph c

c b ng v t li u silica c b ng v t li u

ng nhi t Langmuir v i h ng s K = 1,096 i c a v t li u silica ho t tính là 20,956

mg/g.

4. Quá trình h p ph

t cân b ng sau 80 phút

ng h c bi u ki n b c

hai (R2 = 0,999) mô t thích h p cho quá trình h p ph MB trong dung d

c

b ng v t li u silica ho t tính.

5

nh các tham s nhi

d

ng c a quá trình h p ph MB trong dung

c b ng v t li u silica ho t tính: - G < 0. Ch ng t quá trình h p ph MB trong dung d

silica ho

c b ng v t li u

u ch t tro tr u là quá trình t di n bi n.

- H = 35750,20 (J/mol) > 0. T c l b n ch t c a qu tr nh h p ph l qu tr nh thu nhi t. V y c th kh p ph v t l .

nh r ng

tr nh h p ph h a h c chi

2. Nghiên c u kh

c th i c a v t li u silica ho t tính.

i v i các

[10]. Pankaj Sharma, Ramnit Kaur, Chinnappan Baskar, Wook-Jin Chung (2010),

TÀI LI U THAM KH O

Removal of methylene blue from aqueous waste using rice husk and rice husk

Tài li u ti ng Vi t

ash, Desalination, 259, pp. 249 257.

[1]. Ph m Th Thu H ng (2011), Nghiên c u kh

p ph NH4

c h nuôi

[11]. Swarnalatha Somasundaram, Karthikeyan Sekar, Vinod Kumar Gupta, Sekaran

ng

Ganesan (2013), Synthesis and characterization of mesoporous activated carbon

th y s n c a zeolit 4A t ng h p t tro tr u, Lu i h c Khoa h c Hu .

from rice husk for adsorption of glycine from alcohol-aqueous mixture, Journal

[2]. Hoàng Nhâm (2002), Hóa h [3]. Nguy

, T p 2, Nxb Giáo d c, Hà N i.

of Molecular Liquids, 177, pp. 416 425.

), Nghiên c u t ng h p và ho t tính h p ph v t li u mao

[12]. Tarun Kumar Naiya, Ashim Kumar Bhattacharya, Sailendranath Mandal, Sudip

qu n trung bình SBA - 16 t ngu n silic v tr u, Khóa lu n c nhân khoa h c,Khoa

Kumar Das (2009), The sorption of lead(II) ions on rice husk ash, Journal of

i h c Khoa h

i h c Hu .

Tài li u ti ng Anh [4]. Daiane B. Bevilaqua, Magale K.D. Rambo, Tiele M. Rizzetti, Andre L. Cardoso, Ayrton F. Martins (2013), Cleaner production: levulinic acid from rice husks, Journal of Cleaner Production, pp. 1

Hazardous Materials, 163, pp. 1254 1264.

[13]. Venkat S. Mane, Indra Deo Mall, Vimal Chandra Srivastava (2007), Kinetic

6.

[5]. Kairan Zhu a, Hao Fu a, Jinghui Zhang a, Xiaoshu Lv a, Jie Tang a, Xinhua Xu (2012), Studies on removal of NH4+-N from aqueous solution by using the activated carbons derived from rice husk, biomass and bioenergy, 43, pp. 18 25.

[6]. K.Y. Foo, B.H. Hameed (2009) , Utilization of rice husk ash as novel adsorbent: A judicious recycling of the colloidal agricultural waste, Advances in Colloid and Interface Science, 152, pp. 39 47.

[7]. Long Lin, Shang-Ru Zhai, Zuo-Yi Xiao, Yu Song, Qing-Da An, Xiao Wei Song (2013), Dye adsorption of mesoporous activated carbons produced from NaOHpretreated rice husks, Bioresource Technology, 136, pp. 437 443.

[8]. L. Vlaev, P. Petkov, A. Dimitrov và S. Genieva (2011), Cleanup of water polluted with crude oil or diesel fuel using rice husks ash, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 42, pp. 957 964.

[9]. Mohsen Ghorbani, Hossein Eisazadeh (2013), Removal of COD, color, anions

and equilibrium isotherm studies for the adsorptive removal of Brilliant Green dye from aqueous solution by rice husk ash, Journal of Environmental Management, 84, pp. 390 400.

[14]. Vimal Chandra Srivastava, Indra Deo Mall, Indra Mani Mishra (2008), Removal of cadmium(II) and zinc(II) metal ions from binary aqueous solution by rice husk ash, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 312, pp. 172 184.

[15]. Vivek Ganvir, Kalyan Das (2011), Removal of fluoride from drinking water using aluminum hydroxide coated rice husk ash, Journal of Hazardous Materials, 185, pp. 1287

1294.

Tài li u internet [16]. http://www.daibieunhandan.vn/default.aspx?tabid=75&NewsId=273095 [17]. http://dantri.com.vn/kinh-doanh/son-diet-khuan-chong-dan-chong-chay-tu-votrau-731984.htm [18]. http://kienthuc.net.vn/mobile/201111/San-xuat-Silica-gel-khi-tu-vo-trau-710078/ [19]. http://www.ecoenergy-vn.com/information/ung-dung-cua-vo-trau-13.html [20]. http://www.itpc.hochiminhcity.gov.vn/

and heavy metals from cotton textile wastewater by using polyaniline and polypyrrole nanocomposites coated on rice husk ash, Part B, 45, pp. 1 7.

[21]. http://www.khoahocphothong.com.vn/news/detail/7229/tong-hop-nano-silica-tuvo-trau.html [22]. http://www.vaas.org.vn/images/caylua/12/38_trau.htm

PH L C