Chế tạo, khảo sát các đặc trưng và hiệu ứng hấp thụ Asen của vật liệu Oxit sắt từ kích thước Nano

Trong nghiên cứu này đã tổng hợp oxit sắt từ dạng Nano bằng phương pháp kết tủa hóa học từ dung dịch hỗn hợp Fe2+/Fe3+ trong môi trường kiềm mạnh với nguyên liệu đầu là các hóa chất tinh khiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo, khảo sát các đặc trưng và hiệu ứng hấp thụ Asen của vật liệu Oxit sắt từ kích thước NanoT¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (6A), Tr. 11 - 15, 2007 ChÕ t¹o, kh¶o s¸t c¸c ®Æc tr ng vµ hiÖu øng hÊp phô asen cña vËt liÖu oxit s¾t tõ kÝch th íc nano §Õn Tßa so¹n 15-11-2007 Ph¹m V¨n L©m , Phan ThÞ Ngäc BÝch, § o Quèc H ¬ng ViÖn Hãa häc- ViÖn Khoa häc v% C«ng nghÖ ViÖt nam SUMMARY Magnetite nanoparticles were prepared using the traditional coprecipitation method of various mixtures of ferric and ferrous ions in alkali solution. The obtained materials were characterized by X-ray diffractometry (XRD), Fourier transform infra-red (FTIR), Field emision scanning electron microscopy (FE-SEM) and the measurement of magnetization as function of the applied field M(H). The adsorption of arsenite and arsenate on the materials was investigated. The characterization results showed that crystals of iron oxide were formed with the inverse spinel structure and a size of 10-12 nm. The particles also exhibited superparamagnetic behaviour related to fine crystallite sizes. The adsorption results proved the removal of both arsenate and arsenite from solution using synthesized magnetite nanoparticles as the adsorbent. I - Më ®Çu s¾t tõ kÝch th íc nano trong xö lý n íc sinh ho¹t. Nh÷ng n¨m gÇn ®©y, vËt liÖu nano víi c¸c Trong nghiªn cøu tr íc ®©y, chóng t«i ®tÝnh n¨ng ®éc ®¸o u viÖt ® ® îc nghiªn cøu tæng hîp oxit s¾t tõ d¹ng nano (trong b>i n>yhÕt søc rÇm ré, më ra triÓn väng to lín cho viÖc ® îc ký hiÖu l> MN-1) b»ng ph ¬ng ph¸p kÕtøng dông c«ng nghÖ nano trong mäi lÜnh vùc tña hãa häc tõ dung dÞch hçn hîp Fe2+/Fe3+cña cuéc sèng trong ®ã cã vÊn ®Ò xö lý m«i trong m«i tr êng kiÒm m¹nh víi nguyªn liÖutr êng. Sù nhiÔm ®éc asen, xuÊt hiÖn nh mét ®Çu l> c¸c hãa chÊt tinh khiÕt [6]. Tuy nhiªn, ®ÓhiÓm häa m«i tr êng ®èi víi søc kháe con ng êi dïng trong xö lý n íc, vËt liÖu kh«ng ®ßi hái ®év> c>ng ng>y c>ng trë th>nh vÊn ®Ò mang tÝnh tinh khiÕt cao nªn trong b>i b¸o n>y chóng t«i sÏto>n cÇu [1, 2]. Nh÷ng th«ng b¸o ®Çu tiªn vÒ tr×nh b>y kÕt qu¶ nghiªn cøu tæng hîp vËt liÖutÝnh n¨ng hÊp phô asen cña nano s¾t ® ® îc oxit s¾t tõ kÝch th íc nano víi nguyªn liÖu ®Çuth«ng b¸o tõ cuèi n¨m 2004 [3]. Theo ®ã oxit l> c¸c hãa chÊt kü thuËt nh»m gi¶m gi¸ th>nhs¾t Fe3O4 kÝch th íc 12 nm cã kh¶ n¨ng hÊp phô h íng ®Õn môc tiªu sö dông trong c«ng nghÖ xöasen cao gÊp 200 lÇn so víi vËt liÖu d¹ng khèi. lý n íc. C¸c ®Æc tr ng c¬ b¶n cña vËt liÖu tæng§Æc biÖt nã cã thÓ hÊp phô asen ë c¶ hai d¹ng hîp (MN-2) ® ® îc x¸c ®Þnh v> so s¸nh víi vËtAs(V) v> As(III), khi c©n b»ng hÊp phô h>m liÖu MN-1. Nh÷ng nghiªn cøu hiÖu øng hÊp phôl îng asen trong n íc cã thÓ ®¹t d íi møc 10 asen trong n íc ® îc thùc hiÖn trªn c¶ hai lo¹ippb (l> nång ®é asen cho phÐp theo tiªu chuÈn vËt liÖu ® chÕ t¹o.cña WHO) chØ trong v>i phót [3,4,5]. Mét u®iÓm n÷a khi sö dông oxit s¾t tõ kÝch th íc nano II - Thùc nghiÖml> chØ t¹o ra mét l îng cÆn rÊt nhá, cã thÓ dÔd>ng thu gom xö lý. C¸c kÕt qu¶ n>y më ra mét 1. Hãa chÊth íng nghiªn cøu míi: Sö dông c«ng nghÖ oxit 11 Hãa chÊt ®Ó tæng hîp vËt liÖu MN-1 gåm III - KÕt qu¶ v th¶o luËnFeCl2.4H2O và FeCl3.6H2O, là lo¹i tinh khiÕtph©n tÝch (PA) cña h ng Merck, nh÷ng hãa chÊt 1. Tæng hîp vËt liÖu MN-2cÇn thiÕt kh¸c nh HCl, NaOH là lo¹i PA cñaTrung Quèc. Hãa chÊt ®Ó tæng hîp vËt liÖu MN- Víi nguyªn liÖu ®Çu l> c¸c hãa chÊt kü2 l> FeSO4.4H2O và FeCl3.6H2O, nh÷ng hãa chÊt thuËt, mét vÊn ®Ò cÇn quan t©m l> c¸c t¹p chÊtcÇn thiÕt kh¸c nh HCl, NaOH ®Òu là lo¹i kü ®ã cã ¶nh h ëng ®Õn qu¸ tr×nh h×nh th>nh phathuËt cña Trung Quèc. §Ó x¸c ®Þnh hiÖu øng mong muèn còng nh nh÷ng tÝnh chÊt cña s¶nhÊp phô asen: Na2HAsO4.4H2O v> As2O3 lo¹i phÈm hay kh«ng. V× vËy, vËt liÖu MN-2 sau khitinh khiÕt cña Trung quèc ® îc sö dông. t¹o th>nh ® ® îc x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr ng c¬ b¶n t ¬ng tù víi mÉu MN-1 ®Ó cã thÓ rót ra kÕt luËn2. Thùc nghiÖm vÒ ®iÒu n>y.a) Tæng hîp oxit s¾t tõ kÝch thBíc nano a) Th%nh phÇn v% cÊu tróc vËt liÖu MN-2 V�t li�u MN-1 ���c �i�u ch� t� dung d�ch Gi¶n ®å XRD cña vËt liÖu MN-2 (so s¸nhh�n h�p FeCl2+ FeCl3 v�i t� l� Fe2+/Fe3+ = 1/ 2 víi mÉu MN-1) ® îc ® a ra trªn h×nh 1a. Trªn(n�ng �� Fe2+ 0,1 M) trong n��c b o hoà khÝ gi¶n ®å XRD cña mÉu MN-2 còng chØ xuÊt hiÖnAr. Qu¸ tr×nh t�ng h�p ���c th�c hi�n theo [6]. c¸c v¹ch ®Æc tr ng cho cÊu tróc spinel ®¶o cña V�t li�u MN-2 ���c t�ng h�p t� dung d�ch vËt liÖu. V× oxit s¾t tõ Fe3O4 v> maghemite -h�n h�p FeSO4 + FeCl3. V× �©y là c¸c hãa ch�t Fe2O3 cã cïng cÊu tróc víi vÞ trÝ c¸c v¹ch pick� thu�t nªn sau khi hoà tan trong nu�c n��c gièng nhau, chØ kh¸c nhau vÒ c êng ®é t ¬ngb o hoà khÝ Ar, dung d�ch ���c l�c b� c�n và ®èi nªn cÇn ph¶i kÕt hîp thªm víi d÷ liÖu phæ��nh l��ng b�ng ph�ơng ph¸p chu�n �� v�i FTIR ®Ó kh¼ng ®Þnh th>nh phÇn pha cña vËt liÖuKMnO4. Pha ch� dung d�ch ��u sao cho ��m [6].b�o t� l� Fe2+/ Fe3+=1/2 và n�ng �� ...