nghiên cứu ảnh hưởng của khoáng chất bentonit di linh biến tính đến phản ứng phân hủy nhiệt policlobiphenyl
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.7 MB, 78 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
PHẠM VĂN THẾ
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHOÁNG CHẤT
BENTONIT DI LINH BIẾN TÍNH ĐẾN PHẢN ỨNG
PHÂN HỦY NHIỆT POLICLOBIPHENYL
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
HÀ NỘI - 2011
M ỤC L ỤC
MỞ ĐẦU ………………… …………………………………….……………….1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN…………… ……………………………………….3
1.1. Giới thiệu về policlobiphenyl……… ……………………… ……………….3
1.1.1. Định nghĩa……… …………………………………… ………… 3
1.1.2. Cấu tạo, thành phần và tính chất ………………………… ………3
1.1.3. Độc tính của PCBs…………….………………………… ……… 5
1.2. Các phương pháp xử lý PCBs………….………………………… ……… 9
1.2.1. Một số quy định về xử lý PCBs…………… ………………….…….9
1.2.2. Các phương pháp xử lý PCBs…………………………… ……… 11
1.3. Bentonit 13
1.3.1. Bentonit trong tự nhiên.…………………………………….……….13
1.3.2. Tính chất của bentonit……………………………….…….……… 15
1.3.3. Cấu trúc tinh thể và thành phần hóa học của montmorillonit… 16
1.3.4. Các tính chất bentonit………………………………………… ……18
1.3.5. Khoáng sét bentonit ở Việt Nam 21
1.3.6. Xúc tác là oxit kim loại……………………………………… …….22
1.4. Những ứng dụng của bentonit……… ………………………………………24
1.4. 1. Bentonit được ứng dung trong lĩnh vực môi trường 24
1.4. 2. Bentonit được ứng dung trong lĩnh vực công nghiệp 24
1.4. 3. Một số ứng dụng khác 26
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…… …28
2.1. Đối tượng nghiên cứu 28
2.2. Hoá chất, dụng cụ và thiết bị 28
2.3. Phương pháp nghiên cứu 30
2.3.1. Phương pháp tổng quan tài liệu 30
2.3.2. Phương pháp sắc ký khí 30
2.3.3. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen 32
2.3.4. Phương pháp khử hóa theo chương trình nhiệt độ 33
2.3.5. Phương pháp phân tích nhiệt vi sai 34
2.4. Chuẩn bị mẫu MB-M 36
2.5. Chuẩn bị mẫu tẩm PCBs 37
2.6. Thực nghiệm phân hủy PCBs 37
2.7. Thực nghiệm đánh giá vật liêu MB, MB-M 38
Chƣơng 3. KẾT QUẢ THẢO LUẬN……… …… ………………….41
3.1. Các đặc trưng phổ của vật liệu MB và MB-M 41
3.1.1.Phổ nhiễu xạ tia X 41
3.1.2. Đặc trưng phổ TPR 45
3.2. Đặc tính hấp phụ PCBs của vật liệu MB và MB-M 51
3.3. Phân hủy nhiệt PCBs trên MB và MB-M 52
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 62
PH Ụ L ỤC 67
CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AAS : Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử
CEC : Dung lượng trao đổi cation
D : Khoảng cách giữa 2 lớp trung gian của khoáng
DMA : Phép đo cơ lý động
DSC : Phép đo nhiệt lượng kế quét vi sai
DTA : Phép đo nhiệt vi sai
GC/ECD : Phương pháp sắc ký khí đetectơ cộng kết điện tử
GC/MS : Phương pháp sắc ký khí detectơ khối phổ
HPLC : Sắc ký lỏng cao áp
M : Khối lượng phân tử
MB : Bentonit biến tính kiềm
MB-Cr : MB hấp phụ trao đổi với ion crom (III)
MB-Fe : MB hấp phụ trao đổi với ion sắt (III)
MB-FeCr : MB hấp phụ trao đổi với các ion sắt (III) và crom (III)
MB-M : MB hấp phụ trao đổi với ion kim loại
Meq : mili đương lượng gam
MO : Oxit kim loại
PA : Tinh khiết phân tích
PCBs : Policlobiphenyl
PCB28 : 2,4,4’- Triclobiphenyl
PCB52 : 2,2’,5,5’- Tetraclobiphenyl
PCB101 : 2,2’,4,5,5’- Pentaclobiphenyl
PCB138 : 2,2’,3,4,4’,5’- Hexaclobiphenyl
PCB153 : 2,2’,3,5,6,6’- Hexaclobiphenyl
PCB180 : 2,2’,3,4,4’,5,5’- Heptaclobiphenyl
POPs : Các hợp chất cơ clo bền
ppb : phần tỷ (n
g/l)
ppm : phần triệu (µg/l)
TEF : Hệ số độ độc tương đương
TGA : Phép đo trọng lượng nhiệt kế
TMA : Phép đo cơ nhiệt
VOCs : Các hợp chất cơ clo dễ bay hơi
XRD : Phép đo nhiễu xạ tia X
Ze : Số điện tích
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
trang
Bảng 1
Thành phần hóa học của bentonit Di Linh và bentonit Hoa Kỳ
18
Bảng 2
Đường kính hydrat hóa của một số cation kim loại
21
Bảng 3
Lượng cation kim loại trao đổi hấp phụ tính cho 100 gam MB
37
Bảng 4
Phương trình định lượng 6 PCBs điển hình và hệ số được sử
dụng tính quy về tổng 209 PCBs
40
Bảng 5
Các đặc trưng của MB và MB-M sấy khô ở 105
o
C, 50 mmHg
41
Bảng 6
Các đặc trưng của MB và MB-M sấy khô ở 50
o
C, 50 mmHg
44
Bảng 7
So sánh khả năng hấp phụ PCBs trên MB và MB-M
48
Bảng 8
Thời gian và nhiệt độ xuất hiện pic trên phổ TPR của mẫu
MB-M
50
Bảng 9
Thành phần hóa học của bentonit Di Linh
51
Bảng 10
Đặc trưng phân hủy PCBs ở 600
o
C trên các vật liệu khác nhau
53
Bảng 11
Sản phẩm khí tạo thành khi phân hủy PCBs ở 600
o
C trên MB
54
Bảng 12
Nồng độ 6 PCBs trong dầu biến thế
55
Bảng 13
Kết quả kháo sát phân hủy PCBs trên các vật liệu MB-M
56
Bảng 14
Nồng độ 6 PCBs còn lại sau phân huỷ nhiệt (x 10-2 µg/ml)
57
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
trang
Hình 1
Công thức cấu tạo tổng quát của PCBs
3
Hình 2
Công thức cấu tạo của một số PCBs chứa nguyên tử Cl ở vị
trí para và meta
8
Hình 3
Sự hình thành bentonit trong tự nhiên
14
Hình 4
Cấu trúc tinh thể của montmorillonit
16
Hình 5
Các vị trí trao đổi của montmorillonit
19
Hình 6
Sơ đồ thiết bị dùng để nghiên cứu phân huỷ PCBs
38
Hình 7
Phổ nhiễu xạ tia X của: (a) MB, (b) MB-Fe(III) (2 mg muối
trên 3g MB)
42
Hình 8
Phổ nhiễu xạ tia X của: (a) MB, (b) MB-Cr(III) (2 mg muối
trên 3g MB)
43
Hình 9
Phổ nhiễu xạ tia X của: (a) MB, (b) MB-FeCr(III) (2 mg
muối trên 3g MB)
43
Hình 10
Phổ nhiễu xạ tia X của bentonit
44
Hình 11
Phổ TPR của MB
46
Hình 12
Phổ TPR của MB-Fe
46
Hình 13
Phổ TPR của MB-Cr
47
Hình 14
Phổ TPR của MB-FeCr
47
Hình 15
Phổ TPR của hệ xúc tác (CuO-CeO
2
-Cr
2
O
3
)/γ-Al
2
O
3
49
Hình 16
Sắc đồ phân tích PCBs trong dầu biến thế phế thải
55
Ph - 1
MỞ ĐẦU
Polyclobiphenyl (PCBs) .
, PCBs
.
.
-bon, .
209
[10].
.
, .
qua
[29, 33].
Ph - 2
[8].
nh bentonit s
PCBs
, “Nghiên cứu ảnh hƣởng của khoáng chất
bentonit Di Linh biến tính đến phản ứng phân hủy nhiệt policlobiphenyl”
h
:
nh gi nh h c bentonit Di Linh t nhin v bentonit Di Linh
bin t n kh nng phn hy nhi v policlobiphenyl.
N
+ entonit
(III) (III) X TPR.
+ Nghin c kh nng phn hy nhi policlobiphenyl trn c s s
d SiO
2
, bentonit Di Linh t nhin v .
+ ete ph v
dete k i t n th sn phm phn hy.
Ph - 3
+ nh gi lin h gi t v li nh h kh nng
phn hy policlobiphenyl.
Chƣơng 1
TÔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về policlobiphenyl
1.1.1. Định nghĩa
Policlobiphenyl
-carbon duy nh
nhau [29]. PCBs d
3
.
1.1.2. Cấu tạo, thành phần và tính chất
1.1.2.1. Cấu tạo
12
H
10-n
Cl
n
10.
h
Hình 1. Công thức cấu tạo tổng quát của PCBs
Ph - 4
0
1.1.2.2. Tính chất của PCBs
Ph - 5
d
furan.
1.1.3. Độc tính của PCBs
Ph - 6
t c PCBs nghin 33][10]. Con
,
.
khi
. ,
, . , ,
ng
.
ra,
. Khi
,
Ph - 7
.
.
.
,
.
.
( ),
, ,
Ph - 8
.
.
i khng .
Trong policlodibenzo-p-dioxin (PCDD),
policlodibenzo-p-furan (PCDF)
-
tetraclodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-TCDD
dioxin) c [30]
- -Pentaclobiphenyl;
-
, h
Ph - 9
Hình 2. Công thức cấu tạo của một số PCBs chứa nguyên tử Cl
ở vị trí para và meta
-
-
--
octo [19].
0,5g PCBs/kg,
Ph - 10
114,
PCB 118, PCB 123, PCB 126, PCB 156, PCB 157, PCB 167, PCB 169, PCB
dioxin [19][21].
1.2. Các phƣơng pháp xử lý PCBs
1.2.1. Một số quy định về xử lý PCBs
[29].
a. Đối với các bên tham gia
:
-
-
t.
-
Ph - 11
-
-
-
theo
Ph - 12
[29].
b. Đối với các phƣơng pháp xử lý [29]
-
-
-
-
-
-
1.2.2. Các phƣơng pháp xử lý PCBs
-
(1):
Ph - 13
R-X + R-X + 2Na R-R + 2NaX + Q (1)
(2):
R-X + Ar-X + 2Na R-Ar + 2Na (2)
CBs
[2, 1, 9, 27, 13, 22]
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Ph - 14
-
-
-
, [25][26].
2
0
fluorocarbon.
0
[22].
1.3. Bentonit
1.3.1. Bentonit trong tự nhiên
montmorillonit
, , h.
Ph - 15
Hình 3. Sự hình thành bentonit trong tự nhiên
3--
-3
-6m.
-
montmorillonit -
Ph - 16
montmorillonit cao (55-
D
-
montmorillonit
montmorillonit 40-
(25-
-
1.3.2. Tính chất của bentonit
Bentonit
montmorillonit [31]. montmorillonit
Al
2
O
3
.4SiO
2
.nH
2
montmorillonit
4
Al
4
Si
8
O
20
.nH
2
O.
4+
tro
4
3+
, Fe
3+
, Fe
2+
, Mg
2+
3+
6
montmorillonit [17].
Ph - 17
montmorillonit n
2
O
3
: SiO
2
1:4 [16].
Trong bentonitmontmorillonit
(Al
2
O
3
[MgO]4SiO
2
.nH
2
O);
nontronit (Al
2
O
3
[Fe
2
O
3
]4SiO
2
.nH
2
O); beidellit (Al
2
O
3
.3SiO
2
.nH
2
O); kaolinit;
[16].
montmorillonit
bentonit
1.3.3. Cấu trúc tinh thể và thành phần hóa học của montmorillonit
Montmorillonit
montmorillonit
, h [18][17].
Ph - 18
Hình 4. Cấu trúc tinh thể của montmorillonit
hmontmorillonit
on
montmorillonit.
montmorillonit
0
0
[31].
montmorillonit
Ph - 19
3+
2+
Si
4+
3+
3+
. [12]
Al
3+
montmorillonit
+
, K
+
, Ca
2+
, Mg
2+
,
Fe
2+
, Li
+
3+
2+
[20][18].
b montmorillonit trong
Bảng 1. Thành phần hóa học của bentonit Di Linh và bentonit Hoa Kỳ
[3]
Bentonit Di Linh (%)
SiO
2
53,99
58,6
Al
2
O
3
20,50
19,59
Fe
2
O
3
7,72
3,19
CaO
2,35
0,37
MgO
3,28
2,51
Na
2
O
0,60
1,69
