Tổng hợp và đánh giá khả năng xử lí chất hữu cơ, amoni, asen của vật liệu mno2 kích thước nanomet mang trên silicagen, laterit, pyroluzit



2

nanomet mang trên silicagen, laterit, pyroluzit





chuyên ngành: Hóa vô c60 44 25
GS.TS. 
12

Abstract:   


               

             
p


u

Keywords:   ;   ;   ; Asen; Amoni;   


Content
1. Giới thiệu chung về asen, amoni, chất hữu cơ
1.1. Asen


ng



hoá



n
 



a
                

 sen.
1.2. Amoni
- 
 - 
th- 
- 


  
4
NH





- 80%.

 



Tác hại của các hợp chất chứa nitơ đối với cơ thể con người

 
 

2

2
-
), nitrat (NO
3
-

 

3
-


3
-


3
-
trong

3
-


3
-

2
-

2
-

5].
Chứng máu Methaemo- globinaemia (hội chứng xanh xao trẻ em)

 
3
-
thành NO
2
-
. NO
2
-
 

            


3
-

3
-


Ung thư tiềm tàng
  
- 


chúng.
 
 



.
1.3. Chất hữu cơ

  
ng 4 -.

      

BVTV)t



-

         -  

    


  


2. Các phương pháp xử lý


Công nghệ nano và ứng dụng trong xử lý môi trường





nay.


    

                 ,
silicagen, pyrolu
lý a
           

  

 
-gel, mix


4

2
O
2

2KMnO
4
+ 3H
2
O
2
 2KOH + 2MnO

+2H
2
O + 3O




2

.

3. Các phương pháp vật lý xác định đặc trưng vật liệu


Nam - và TEM 
 -      
- 
asen,   
.

4. Tổng hợp vật liệu MnO
2
kích cỡ nanomet trên chất mang silicagen, laterit, pyroluzit.
4.1. Chuẩn bị vật liệu nền
Cân 100g laterit ch 52 ) vào
 
 pyroluzit, t
4.2. Tổng hợp hệ keo MnO
2

Qui t 
 6ml KMnO
4

H
2
O
2

10ml H
2

O
2
10% ). Cho 6ml KMnO
4
        
KMnO
4

4



 


4
0.5M


4.3. Tổng hợp vật liệu M
1
, M
2
, M
3
 
 
 
4


1
.
Cho 50g laterit 

4

2
.
Cho  

4

3
.
t
Tính  : t.

5. Phương pháp phân tích các chất.
5.1. Phân tích asen bằng phương pháp so màu HgBr
2
(HgCl
2
)

ong 15
phút. L
2
t SnCl
2
bão hoà vào trong

bình 
2

-


2



3
COO)
2


2

Khí AsH
3


2


2
 


5.2. Xác định hàm lượng amoni bằng phương pháp so màu với thuốc thử Nessler
ng kim phn ng vi thuc th Nessler (

24
K HgI
) to phc có
màu vàng hay nâu sm ph thuc.
2K
2
HgI
4
+ NH
3
+ KOH

NH
2
Hg
2
I
3
+ 5KI + H
2
O (19)
Các ion sc gây cn tr phn ng nên cn phi loi b bng
dung dch Xecnhet hay dung dc x lý bng dung dch ZnSO
4

c loi tr bng dung dch natrithiosunfat 5%.
Màu to ra do thuc th ng gián tip bng máy so màu  c sóng
420nm.
5.3. Xác định hàm lượng xanh metylen bằng phương pháp so màu


Cho 110


Xây dựng đường chuẩn xác định xanh metylen
 quang


6. Khảo sát khả năng hấp thụ asen, amoni, xanh meylen của vật liệu
6.1. Hấp phụ asen




 

2
.

6.2. Hấp phụ amoni
NH
4
+
o vào
NH
4
+

4h.
Sau 4h amoni
amoni 


6.3. Hấp phụ xanh metylen
xanh metylen  
xanh metylen 
6h.
Sau 6h     xanh
metylen xanh
metylen 
7. Nghiên cứu đặc tính và cấu trúc vật liệu
7.1. Khảo sát kích thước hạt nano MnO
2

a, Ảnh chụp TEM của hệ keo MnO
2
được điều chế từ 6ml dung dịch KMnO
4
0,5M
Hình 1. Hạt MnO
2
kích thước nanomet phóng đại khác nhau.
Tìên ta th


b, Ảnh chụp TEM của hệ keo MnO
2
được điều chế từ 5ml dung dịch KMnO
4
0,5M
KMnO
4

nh  MnO
2

 MnO
2

 

Hình 2. Hạt MnO
2
kích thước nanomet phóng đại khác nhau

2

22 
2
 
  
7.2. Khảo sát cấu trúc bề mặt laterit và pyroluzit trước khi phủ

Hình 4.6: Bề mặt silicagen trước khi phủ Hình 4.7: Bề mặt pyroluzit trước khi phủ

Hình
4.8: Bề mặt laterit trước khi phủ
7.3. Khảo sát cấu trúc về mặt vật liệu M
1


1
licagen 

1

 18 - 








Hình 4.9. Bề mặt silicagen phủ MnO
2
kích thước nanomet phóng đại 100000 lần

1

2

 
 

2
trên siliagen thì hoàn


7.4. Khảo sát cấu trúc về mặt vật liệu M
2


2

M
2
 -


Hình 4.10. Bề mặt laterit biến tính nhiệt phủ MnO
2
kích thước nanomet phóng đại 50000
lần
T
2

MnO
2
 
    


Hình 4.11. Bề mặt pyroluzit biến tính nhiệt phủ MnO
2

kích thước
nanomet phóng đại 100000 lần

Hình 4.12. Bề mặt pyroluzit biến tính nhiệt phủ MnO
2
kích thước
nanomet phóng đại 200000 lần
 
2

laterit, pyroluzit,  c

7.5. Ảnh XRD của vật liệu
Vật liệu M
1


Hình 4.13. Ảnh Xray của vật liệu M
1

Vật liệu M
3


Hình 4.14. Ảnh Xray của vật liệu M
3

-
1


3
 MnO
2


1

2

3

3

2

42,32% và 69,14% SiO
2
.
 MnO
2


MnO
2

 a= 4,38 Å
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau quang Mn
00-005-0490 (D) - Quartz, low - alpha-SiO2 - Y: 69.14 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.91300 - b 4.91300 - c 5.40500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P3121 (152) - 3
00-001-0799 (D) - Pyrolusite - MnO2 - Y: 42.32 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 4.38000 - b 4.38000 - c 2.85000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - P42/mnm (136) - 2 - 54.
File: Dung K55 mau quang Mn.raw - Type: Locked Coupled - Start: 20.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 0.8 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° -

Lin (Cps)
0
100
200
300
400
500
600
700
2-Theta - Scale
20 30 40 50 60 70
d=4.239
d=3.333
d=3.118
d=2.398
d=2.275
d=1.813
 b= 4,38 Å
 c= 2,85 Å
 và 
Bảng 4.1: Các dạng cấu trúc của tinh thể MnO
2
[2]


* Tính kích thước hạt
  Scherrer:
d =



cos
9,0





a X (nm)





=
180
.

FWHM
(rad)





 d=3.118A
0











 =0.433
o
, 
28.32
o
, =0.154056 





 











 =22,15nm.

8. Kết quả hấp phụ của các vật liệu
8.1. Hấp phụ tĩnh
Tổng hợp kết quả tải trọng hấp phụ các chất của các vật liệu:

asen
mg/g

mg/g

mg/g
M
1
22.22
5.35
6.71
M
2

47.62
9.18
6.9
M
3

43.48
11.62
6.8

8.2. Hấp phụ động
 
là 102ml/phút, 
 
kgmgl /75,5)/(75,5
1000
50*115
3




9. Đề xuất cơ chế hấp phụ asen, amoni, chất hữu cơ giả định

hòa H
3
AsO
3
(pK
a1
= 9.2, pK
a2
= 14.22, pK
a3
        
H
2
AsO
4
-

, HAsO
4
2-
(pK
a1
= 2,19, pK
a2
=6,94, pK
a3
=11,5)

 
2
nano là cao.

2


lên As (V). 

- 
-
trong
           
2
AsO
4
(    
HAsO
4

2-
-OH
-

- 
3
ASO
3
có


-
và các
ion âm H
2
AsO
4
-

2
+


-  amoni,
 
 
KẾT LUẬN
   



1. 
2. 
2

Silicagen, pyroluzit.
3.                   

2

3
, 6,9 mg

3
.
4.   


References
Tiếng Việt
1.  (2003),
Suy nghĩ về việc đào tạo công nghệ nano tại Đại học Bách Khoa Hà Nội

2. Nghiên cứu cấu trúc và tính chất điện hóa của vật liệu
MnO
2
bằng phản ứng điện phân, - 

3.     Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo vật liệu xúc tác chứa
mangan oxit, sắt oxit kích thước nanomet sử dụng để tách sắt, mangan, asen từ nước sinh
hoạt ở quy mô hộ gia đình,  


4. Nghiên cứu hấp phụ màu trong nước thải nhuộm bằng
cacbon hoạt hóa chế tạo từ bui bông

5. Trnh Lê Hùng (2006), Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Giáo Dc, Hà Ni.
6. Nguy  Hà (2002), nghiên cứu xử lý nước ngầm nhiễm bẩn amoni,
Báo cáo thuc c-09, Hà Ni.
7.  (2005), vật liệu polyme cấu trúc nano và nanocomposit, 

8.  (2007), Hóa học nano,    , Hà

9. Hoàng Nhâm (2001), Hoá vô cơ, , 
10. Hoàng Nhâm (2003), Hoá vô cơ, , 
11.  (2005), Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposit(zieconi-chitosan) có
tải trọng hấp phụ asen cao ứng dụng để xử lí asen trong môi trường nước , K
- 
12.  (12/12/2005), vật liệu nano, Vietscience.
13. Hội thảo công
nghệ xử lý các hợp chất chứa nitơ trong nước ngầm
14.     (2003), Giáo trình
Hóa học phân tích,  -  .
15.       0), Nghiên
cứu CN xử lý asen trong nước sinh hoạt-
15.
Tiếng Anh
16. A. Gomez-Caminero, P. Howe, M. Hughes, E. Kenyon, D.R. Lewis, M. Moore (2001),
Arsenic and arsenic compounds, Inorganic chemistry.
17. Tran Hong Con, Nguyen Thi Hanh, Michael Berg, Pham Hung Viet (2003), Investigation
of arsenic release from sediment minerals to water phases, Arsenic Exposure and Health
effects V.Proceeding of the fifth Inter. Conf. on Arsenic Exposure and health effects, San

Diego USA, 2002, Elsevier publisher, New York, Oxford, Paris….
18. Tran Hong Con, Nguyen Thi Kim Dung, Bui Duy Cam, Yumei Kang (2011),
Investigation of As, Mn anh Fe fixation inside the aquifer during groundwater exploitation
in the experimental system imitated natural conditions, Springer, pp.2-5.
19. David B. Vance (2001), Arsenic-chemical behavior and treatment, The environental
technology.
20. HariSingh Nalwa, et al (2000), Handbook of nanostructrured materials and
nanotechnology, Synthesis and processing, Vol 1, Elsevier Inc.
21.   ), Nanostructured materials and nanotechnology, Elsevier
Inc.
22. Jerermy Ramsden, et al (2009), Appled nanotechnology, Elsevier Inc.
23. Sonochemical reduction of permanganate
to manganese dioxide: The effects of H
2
O
2
formed in the sonolysis of water on the rates of
reduction, Elsevier.
24. Louis Theodore, Robert G. Kunz, et al (2005), Nanotechnology enviromental implication
and solution, A John Wiley & Són, inc Publication.
25. Lu Gang (2002), Catalytic Oxidation of Ammonia to Nitrogen, Technische Universiteit
Eindhoven, Proefschrift.
26. Mart R. Wiesner, Jean-Yves Bottero, et al (2007), Environmental nanotechnology, Mc
Gran-Hill.
27. N. Pal, Granular ferric hydroxide for elimination of Arsenic from drinking water, M/S
Pal Trockner[P] Ltd. 25/1B Ibrahimpur Road, Calcutta-700 032.
28. Nicholas P., Cheremisnnoff P (1998),     
Noyes publication, New Jersey, USA.