Đánh giá khả năng phân hủy xanh metylen trong dung dịch nước trên bột nano N-ZnO được điều chế bằng phương pháp tẩm ướt đơn giản

Bài viết một số kết quả về đánh giá khả năng phân hủy MB trong dung dịch nước dưới nguồn ánh sáng nhìn thấy từ đèn Compact trên bột nano N-ZnO được điều chế bằng phương pháp tẩm ướt đơn giản.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá khả năng phân hủy xanh metylen trong dung dịch nước trên bột nano N-ZnO được điều chế bằng phương pháp tẩm ướt đơn giản 215 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY XANH METYLEN TRONG DUNG DỊCH NƯỚC TRÊN BỘT NANO N-ZnO ĐƯỢC ĐIỀU CHẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TẨM ƯỚT ĐƠN GIẢN SV. Nguyễn Minh Sang TS. Nguyễn Văn Hưng Tóm tắt. Các điều kiện ảnh hưởng đến sự phân hủy xanh metylen trong dungdịch nước trên vật liệu N-ZnO được điều chế bằng phương pháp tẩm ướt đơn giản (cókích thước hạt trung bình khoảng 37 nm và có diện tích bề mặt riêng 6,98 m2/g) đãđược khảo sát. Những điều kiện thích hợp này bao gồm: thời gian đạt cân bằng hấpphụ-giải hấp 45 phút; lượng bột N-ZnO là 0,35 gam/200 ml dung dịch xanh metylen cónồng độ 20 mg/l; pH dung dịch xanh metylen > 7 và thời gian phân hủy khoảng 60phút. Ngoài ra, nghiên cứu còn xác định được hằng số phân hủy xanh metylen trên vậtliệu N-ZnO là 38.10-3 phút -1. Điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng tốt của bột N-ZnO trong xử lí xanh metylen cũng như các chất ô nhiễm hữu cơ khác.1. Mở đầu Trong số các loại thuốc nhuộm, xanh metylen (MB) được sử dụng phổ biếnnhất cho nhuộm màu bông, gỗ, giấy và vải lụa. Tuy nhiên, những năm gần đây, MB làchất màu góp phần làm ô nhiễm môi trường và sức khỏe con người. Tiếp xúc nhiềuvới xanh metylen sẽ gây tăng tỷ lệ tim mạch, nôn mửa, sốc, tím tái, vàng da và tứ chi,và hoại tử mô ở người [1]. Để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ trong môi trường nước người ta có thể sửdụng nhiều phương pháp khác nhau như: hấp phụ, phân hủy sinh học, phân hủy hóahọc, oxi hóa nâng cao... trong đó, phương pháp oxi hóa nâng cao nhờ sử dụng chất bándẫn có khả năng hoạt động quang xúc (QXT) tác đang được các nhà khoa học quantâm nghiên cứu. Quá trình này có nhiều ưu việt như: sự phân hủy các chất hữu cơ cóthể đạt đến mức vô cơ hóa hoàn toàn, không sinh ra bùn hoặc bã thải, chi phí thấp, cóthể thực hiện trong điều kiện áp suất bình thường và có thể sử dụng chất xúc tác khôngđộc và rẻ tiền. Trong số các chất có hoạt tính QXT như: TiO2, WO3, SrTiO3, Fe2O3, ZnO...ZnO được xem là vật liệu lý tưởng trong ứng dụng xử lí môi trường do tính ưu việt vềchi phí thấp và hoạt tính QXT cao của nó. Tuy nhiên, vật liệu ZnO ở dạng tinh khiết cónăng lượng vùng cấm khá lớn (khoảng 3,0 đến 3,5 eV) nên chỉ hoạt động QXT trongvùng ánh sáng tử ngoại, hạn chế khả năng ứng dụng thực tế. Để khắc phục những hạnchế này, nhiều ion kim loại và phi kim đã được pha tạp vào cấu trúc mạng tinh thểZnO nhằm nâng cao hơn nữa hoạt tính QXT của ZnO trong vùng ánh sáng nhìn thấy,mở rộng khả năng ứng dụng thực tế của ZnO. Trong công trình này, chúng tôi thông báo một số kết quả về đánh giá khả năngphân hủy MB trong dung dịch nước dưới nguồn ánh sáng nhìn thấy từ đèn Compacttrên bột nano N-ZnO được điều chế bằng phương pháp tẩm ướt đơn giản. 2162. Nội dung 2.1. Phương pháp điều chế và đánh giá đặc tính của vật liệu N-ZnO Các hóa chất được sử dụng gồm Zn(NO3)2 và urê từ hãng Xilong - Trung Quốcở dạng tinh khiết mà không cần chế hóa bổ sung. Đầu tiên, cho 7,0 gam Zn(NO3)2 và5,0 gam urê vào chén nung, cho tiếp 2ml nước cất vào hỗn hợp trên và khuấy trộn đềuđến khi tan hết. Sau đó, tiến hành nung hỗn hợp ở 600oC trong 2 giờ với tốc độ tăngnhiệt 10oC/phút, thu được bột N-ZnO. Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) của bột N-ZnO được ghi trên nhiễu xạ kế tia XD8 Advance Brucker (Đức) với tia CuK có = 0,154056 nm, nhiệt độ ghi 25 oC, góc 2:20 70o, tốc độ quét 0,03o/s. Kích thước hạt trung bình được xác định dựa vào pic đặctrưng trên giản đồ XRD theo công thức Scherrer [2]. Ảnh TEM của sản phẩm bột N-ZnO được chụp trên kính hiển vi điện tử truyềnqua JEM1010 (JEOL-Nhật Bản) có hệ số phóng đại M = x50 đến x600.000, độ phângiải = 3Å , điện áp gia tốc U = 40 đến 100 kV. Diện tích bề mặt BET được xác định từđường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp nitơ tại 77 K trên thiết bị Micromeritics (Mỹ). Hoạt tính QXT của các mẫu sản phẩm được đánh giá bằng cách trộn lượng xácđịnh bột N-ZnO vào 200 ml dung dịch MB có nồng độ thích hợp, khuấy đều hỗn hợptrong bóng tối đến khi đạt cân bằng hấp phụ-giải hấp phụ. Sau đó, huyền phù được chiếuxạ trong khoảng thời gian thích hợp bởi đèn Compact Golstar 40W. Hiệu suất phản ứngQXT được xác định bằng cách so sánh nồng độ của dịch MB trước và sau phản ứng. 2.2. Một số đặc tính chủ yếu của bột N-ZnO điều chế được Giản đồ XRD của mẫu N-ZnO được đưa ra ở hình 1. Kết quả hình 1 cho thấycác pic tại các giá trị góc 2: 31,80o, 34,47o, 36,30o, 47,58o, 56,64o, 62,88o, 66,39o,67,95o và 69,09o đặc trưng cho vật liệu N-ZnO kiểu cấu trúc wurtzit lục giác [3]. Quatính toán thu được vật liệu N-ZnO có kích thước hạt trung bình khoảng 37 nm. ...