Điều chế vật liệu nano TiO2 từ quặng ilmenit Bình Định bằng phương pháp sunfat nhằm ứng dụng phân hủy các chất hữu cơ ô nhiễm

Bài viết tiến hành điều chế vật liệu TiO2 từ quặng ilmenit Bình Định bằng phương pháp sunfat và khảo sát tiềm năng ứng dụng của vật liệu này trong lĩnh vực xử lý các chất hữu cơ ô nhiễm trong môi trường nước nhằm góp phần sử dụng có hiệu quả nguồn nguyên liệu ilmenit sẵn có ở địa phương.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều chế vật liệu nano TiO2 từ quặng ilmenit Bình Định bằng phương pháp sunfat nhằm ứng dụng phân hủy các chất hữu cơ ô nhiễmTạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 22, Số 3/2017 ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU NANO TiO2 TỪ QUẶNG ILMENIT BÌNH ĐỊNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP SUNFAT NHẰM ỨNG DỤNG PHÂN HỦY CÁC CHẤT HỮU CƠ Ô NHIỄM Đến tòa soạn 20-9-2016 Nguyễn Thị Diệu Cẩm, Lâm Dương Đinh, Cao Văn Hoàng Khoa Hóa - Trường Đại học Quy Nhơn SUMMARY PREPARATION TITANIUM DIOXIDE NANOMATERIAL FROM BINH DINH ILMENITE ORE BY SULFATE PROCESS AND APPLICATION FOR DECOMPOSITION OF ORGANIC POLLUTANTSPreparation of titanium dioxide nanomaterial from Binh Dinh illmenite using sulfuricacid factor to decompose ore was investigated. The titanium dioxidephotocatalyst was prepared under the conditions of 90% sulfuric acid aqueous, theratio between ilmenite mass and sulfuric acid volume was 3:1, ore was decomposedabout 210 °C for 6 hours and calcination temperature of TiO(OH)2 was 650 oC in twohours. The obtained TiO2 material with the present of elements such as iron andsulfur show better photocatalytic activity than that of a commercial TiO2 powder fordegradation of methylene blue even under ultraviolet radiation.Keywords: Ilmenite, sulfuric acid, decompose, titanium dioxide, photocatalyticactivity.1. ĐẶT VẤN ĐỀ khá cao [3], [5 -9]. Vì vậy, việc điềuTitan đioxit là một trong những chất chế TiO2 từ các nguồn khoáng tự nhiênxúc tác quang bán dẫn rất hữu hiệu cho như quặng ilmenit sẽ làm giảm giáquá trình phân hủy các chất hữu cơ ô thành của loại vật liệu này và cho phépnhiễm bền vững trong môi trường nước mở rộng phạm vi ứng dụng của nó, đặc[3, 12, 14]. Vật liệu TiO2 có kích thước biệt là trong lĩnh vực xử lý môi trường.nanomet dùng để làm chất xúc tác Mặt khác, việc điều chế TiO2 từ quặngquang thường được điều chế từ các tiền ilmenit có thể giữ lại một số nguyên tốchất ban đầu như ankoxit, muối sunfat, tạp chất trong điều kiện điều chế nhấtmuối clorua của titan nên có giá thành định, điều này sẽ làm tăng hiệu quả 29quang xúc tác của TiO2 do sự có mặt Shimadzu).của các nguyên tố tạp chất đã tạo ra 2.2. Tổng hợp vật liệu TiO2những khuyết tật bề mặt và trở thành Cho dung dịch axit sunfuric 90% vàocác tâm hoạt động có khả năng làm bình cầu và tiến hành gia nhiệt ởgiảm sự tái kết hợp của cặp electron và khoảng 120-135 oC trên bếp cách cát,lỗ trống quang sinh [15]. Có nhiều cho từ từ quặng ilmenit vào với tỉ lệphương pháp điều chế TiO2 như phương giữa khối lượng quặng ilmenit và thểpháp sunfat hóa, kiềm hóa, clo hóa, tích axit sunfuric là 3:1 và duy trì tốc độflorua,… và mỗi phương pháp điều có khuấy 500 vòng/phút, sau đó nhiệt độnhững ưu nhược điểm nhất định về khả của hệ phản ứng được nâng lên và giữnăng ứng dụng trong thực tiễn [1, 2, 4, ổn định trong khoảng 200 – 210 oC trong10, 13, 14]. suốt quá trình phân hủy quặng.Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến Sản phẩm sau khi phân hủy được đểhành điều chế vật liệu TiO2 từ quặng nguội tự nhiên rồi đem hoà tách bằngilmenit Bình Định bằng phương pháp dung dịch H2SO4 0,1 M trên bếp khuấysunfat và khảo sát tiềm năng ứng dụng từ gia nhiệt trong khoảng 3 giờ ở nhiệtcủa vật liệu này trong lĩnh vực xử lý các độ khoảng 70 oC. Để lắng hỗn hợpchất hữu cơ ô nhiễm trong môi trường khoảng 8 giờ, sau đó tách phần dungnước nhằm góp phần sử dụng có hiệu dịch lỏng và phần bã rắn. Phần dungquả nguồn nguyên liệu ilmenit sẵn có ở dịch lọc được tiến hành tách loại sắt.địa phương. Sau đó đem thuỷ phân trên bếp khuấy2. THỰC NGHIỆM từ gia nhiệt ở nhiệt độ khoảng 90 oC2.1. Hóa chất và thiết bị trong 3 giờ, rửa kết tủa thu được bằngQuặng ilmenit (Mỹ Thạnh, Phù Mỹ, nước cất và axeton. Sau đó kết tủa đượcBình Định); H2SO4 98%, phoi sắt sấy khô ở 80 oC trong 5 giờ, rồi nung ở(Trung Quốc), cát. nhiệt độ xác định trong 2 giờ với tốc độKhảo sát hình ảnh bề mặt bằng phương gia nhiệt 5 oC/phút.pháp hiển vi điện tử quét (JEOL JSM- 2.3. Khảo sát hoạt tính quang xúc tác6500F). Thành phần pha được xác định Lấy 0,1 g TiO2 và 200 mL dung dịchbằng phương pháp nhiễu xạ tia X (D8- xanh metylen 10 mg/L vào cốc thủyAdvance 5005). Khả năng hấp thụ ánh tinh 500 mL. Dùng giấy bạc bọ ...