Chế tạo và nghiên cứu khả năng hấp phụ Ion Fe3+ của vật liệu nano oxit mangan bọc cát

Trong khoảng nồng độ từ 49,857÷520,833mg/l, khi nồng độ ban đầu của ion Fe3+ tăng, thì dung lượng hấp phụ đều tăng. Khi tăng khối lượng VLHP từ 0,5÷4,0g, thì dung lượng hấp phụ giảm. Mô tả quá trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đã xác định được dung lượng hấp phụ cực đại của VLHP đối với ion Fe3+ là 2,402mg/g.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo và nghiên cứu khả năng hấp phụ Ion Fe3+ của vật liệu nano oxit mangan bọc cátĐỗ Trà Hương và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ86(10): 95 - 99CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Fe3+CỦA VẬT LIỆU NANO OXIT MANGAN BỌC CÁTĐỗ Trà Hương, Phạm Thị HàTrường Đại học Sư phạm - ĐH Thái nguyênTÓM TẮTDựa vào phản ứng oxy hóa khử, chúng tôi đã chế tạo thành công vật liệu hấp phụ (VLHP) oxitmangan kích thước nanomet bọc cát. Từ kết quả chụp ảnh hiển vi điện tử quét cho thấy mẫuVLHP chế tạo được có dạng hình cầu, bề mặt xốp, vật liệu nano oxit mangan đã bọc kín cát.Nghiên cứu quá trình hấp phụ của VLHP với ion Fe3+ bằng phương pháp hấp phụ tĩnh, trên máyquang phổ hấp thụ phân tử. Kết quả cho thấy: Thời gian đạt cân bằng hấp phụ với ion Fe3+ là 180phút. pH hấp phụ tốt nhất là 2,5. Trong khoảng nồng độ từ 49,857÷520,833mg/l, khi nồng độ banđầu của ion Fe3+ tăng, thì dung lượng hấp phụ đều tăng. Khi tăng khối lượng VLHP từ 0,5÷4,0g,thì dung lượng hấp phụ giảm. Mô tả quá trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuirđã xác định được dung lượng hấp phụ cực đại của VLHP đối với ion Fe 3+ là 2,402mg/g.Từ khóa: Vật liệu hấp phụ, oxit mangan, bọc cát, hấp phụ, nanomet.MỞ ĐẦUSố lượng ngày càng tăng các kim loại nặngtrong môi trường là nguyên nhân gây nhiễmđộc đối với các nguồn nước . Việc loại trừ cáckim loại nặng độc ra khỏi các nguồn nước làmột trong những mục tiêu môi trường quantrọng bậc nhất phải giải quyết hiện nay.Nguồn gốc phát thải của kim loại nặng có thểlà tự nhiên hoặc từ hoạt động của con người,chủ yếu là từ các chất thải công nghiệp và từnông nghiệp...Đã có nhiều phương pháp đượcđưa ra nhằm loại bỏ kim loại nặng trong nướcnhư: Bay hơi, kết tủa, đổi ion, hấp phụ, thẩmthấu ngược và lọc nano…Trong đó hấp phụ làmột trong những phương pháp có nhiềucónhiều ưu điểm so với các phương pháp khácvì vật liệu sử dụng làm hấp phụ tương đốiphong phú, dễ điều chế, không đắt tiền, thânthiện với môi trường, đặc biệt không làmnguồn nước ô nhiễm thêm. Chính vì vậy đâylà vấn đề đang và được nhiều nhà khoa họcquan tâm, nghiên cứu [1-8]. Hiện nay phươngpháp tổng hợp vật liệu oxit kích thướcnanomet đang được phát triển mạnh trên thếgiới [2,6-8]. Trong bài báo này chúng tôi giớithiệu một số kết quả nghiên cứu khả năng hấpTel: 0977 583899, Email: dotrhuong@gmail.comSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyênphụ của vật liệu hấp phụ oxit mangan kích thướcnanomet bọc cát được chế tạo bằng phản ứngoxy hóa khử với ion Fe3+.THỰC NGHIỆMHóa chất và thiết bịHóa chất- MnSO4.H2O, (NH4)2S2O8, AgNO3:-Fe2(SO4)3, H2SO4 0,1M, HCl 1M NaOH0,1M, axit 5-sulfosalicylic.Thiết bị- Cân điện tử 4 số Precisa XT 120A- Switland,máy đo pH Precisa 900 (Thuỵ Sĩ), tủ sấy Jeitech(Hàn Quốc, máy quang phổ hấp thụ phân tửUV mini 1240 (Shimadzu - Nhật Bản), máylắc, máy lọc hút chân khôngChế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP)Vật liệu hấp phụ oxit mangan kích thướcnanomet đã được chế tạo thành công [2].Trên cơ sở đó chúng tôi tiến hành bọc cát nhưsau: Chuẩn bị dung dịch gồm 3,8030gMnSO4.H2O với 1,9800g (NH4)2S2O8 hòa tantrong 80ml nước cất và dung dịch gồm1,1900g AgNO3 hòa tan trong 10ml nước cất.30g cát đen có kích thước cỡ 1mm được hoạthóa bằng axit HCl theo tỷ lệ HCl:H2O= 1:1,trong hai ngày, ở điều kiện nhiệt độ phòng,sau đó rửa sạch cát bằng nước sạch đến môitrường trung tính, tiến hành sấy khô ở 1000C95http://www.lrc-tnu.edu.vnĐỗ Trà Hương và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆđến khối lượng không đổi. Cho 10 ml dungdịch AgNO3 đã chuẩn bị ở trên vào 20,3g cátđen đã được hoạt hóa. Lấy 80ml dung dịchMnSO4.H2O và (NH4)2S2O8 đã pha vào hỗnhợp cát và AgNO3, khuấy đều hỗn hợp. Hỗnhợp được để hai ngày, ở điều kiện nhiệt độphòng, sau đó lọc bỏ kết tủa, rửa sạch vài lầnbằng cồn tuyệt đối và nước sạch. Tiến hànhsấy khô trong chân không đến khối lượngkhông đổi, thu được VLHP với hàm lượng oxitmangan tẩm là 3%. Ảnh vi cấu trúc và hình tháihọc của VLHP chế tạo được xác định bằng kínhhiển vi điện tử quét (SEM).86(10): 95 - 99- V là thể tích dung dịch (l).- m là khối lượng chất hấp phụ (g).- C0 là nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l).- Ccb là nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấpphụ (mg/l).- q là dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng(mg/g).- Dung lượng hấp phụ cực đại được xác địnhtheo phương trình hấp phụ Langmuir dạngtuyến tính.Ccb11.Ccb q qmaxqmax .bTrong đó:- qmax là dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g).- b là hằng số Langmuir.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNKhảo sát thời gian cân bằng hấp phụ củaVLHPHình 1. Ảnh SEM của vật liệu hấp phụ oxit mangankích thước nanomet bọc cát chế tạo đượcTừ kết quả chụp ảnh hiển vi điện tử quét cho thấymẫu VLHP chế tạo được có dạng hình cầu, bề mặtxốp, vật liệu nano oxit mangan đã bọc kín cát.Các thí nghiệm nghiên cứu- Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ.- Khảo sát ảnh hưởng của pH đến dung lượnghấp phụ.- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến ...