Loại bỏ selen trong nước bằng vật liệu zirconi cố định trên than hoạt tính Trà Bắc theo phương pháp thủy nhiệt trong môi trường NH3

Trong nghiên cứu này, một than hoạt tính dựa trên zirconi được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt trong môi trường NH3 (Zr / AC / N), nó tạo ra chất hấp phụ rất tốt cho selen. Nó cho thấy rằng chất hấp phụ có diện tích bề mặt cụ thể của 548.944 m2 / g, và pHpzc là 5,4, cân bằng hấp phụ có thể đạt được trong vòng 6h và pH tối ưu là 2 tại phòng nhiệt độ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Loại bỏ selen trong nước bằng vật liệu zirconi cố định trên than hoạt tính Trà Bắc theo phương pháp thủy nhiệt trong môi trường NH3Tạp chí Hóa học, 55(3): 336-341, 2017DOI: 10.15625/0866-7144.2017-00469Loại bỏ selen trong nước bằng vật liệu zirconi cố định trên thanhoạt tính Trà Bắc theo phương pháp thủy nhiệt trong môi trường NH3Đào Thị Phương Thảo1*, Bùi Văn Dương2Học viện Kỹ thuật Quân sự1Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội2Đến Tòa soạn 01-9-2016; Chấp nhận đăng 26-6-2017AbstractIn this study, a zirconium based activated carbon was synthesized by hydrothermal method in NH 3 medium(Zr/AC/N), it creates a very good adsorbent for selenic. It is shown that the sorbent has a specific surface area of548.944 m2/g, and a pHpzc of 5.4, the sorption equilbrium can be reached within 6h and the optimal pH is 2 at roomtemperature. The maximum adsorption capacity of 50.25 mg Se/g was achieved. This material was characterized byusing analytical techniques such as TA, XRD, SEM, TEM and BET.Keywords. Adsorbent, Zr4/AC/N3-180-60, selenic.1. GIỚI THIỆU2. THỰC NGHIỆMSelen là một nguyên tố có cả tính chất của kimloại và phi kim[15]. Nó là nguyên tố dinh dưỡng cầnthiết cho sự sống, tạo thành các enzym chống lại sựoxy hóa glutathion peroxidas bảo vệ các thành phầncủa tế bào không bị phá hủy bởi các chất oxi hóa[11]. Theo tổ chức Y tế Thế giới (WHO), hàm lượngselen trong máu người trung bình phải đạt trên 0,15µg/ml thì mới đủ lượng chất cần thiết cho cơ thể.Những kết quả nghiên cứu của WHO khẳng địnhselen có vai trò sinh học rất lớn với sức khỏe conngười. Tuy vậy, việc sử dụng selen vượt quá giớihạn 400 µg/ngày có thể dẫn tới ngộ độc selen gây rốiloạn tiêu hóa, rụng tóc, bong, tróc móng, mệt mỏi,tổn thương thần kinh, sơ gan, phù phổi và tử vong.Trong những năm gần đây, ở Việt Nam và trênthế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về vậtliệu hấp phụ selen như: than hoạt tính [1], xenlulozơ[3], composite của chitosan với đất sét [2], silicabiến tính [20], Fe3O4/AC [13], nano FeO [6, 18],tinh thể nano Al2O3 [9], TiO2 [10, 14, 16], nano CuO[4], CeO2 [12], oxit kim loại [17], sắt cố định trênthan hoạt tính dạng hạt [5, 19], nano sắt (III)oxit/hyđroxit [7]. Trong đó, vật liệu hấp phụ nanooxit kim loại được tổng hợp nhiều và ứng dụng rộngrãi trong hấp phụ selen, vì có diện tích bề mặt lớn, áilực hấp phụ chọn lọc cao. Trong bài báo này, chúngtôi trình bày một số kết quả nghiên cứu cố địnhZr(IV) trên than hoạt tính (AC) theo phương phápthủy nhiệt trong môi trường NH3 và khảo sát khảnăng xử lý selen trong nước của vật liệu.2.1. Hóa chất và phương pháp phân tíchZirconi(IV) oxit clorua octahydrat ZrOCl2.8H2O(PA, India, 99 %), As2O3 tinh khiết phân tích(Merk), selen đioxit (PA, Merck), hydrazindihyđrochlorua, metyl dacam, kali bromat, glixin,NH3, HCl, C2H5OH (Trung Quốc, 99,7 %), than hoạttính Trà BắcNồng độ selen xác định theo phương pháp trắcquang với chất chỉ thị màu metyl dacam ở bước sóng508 nm.2.2. Tổng hợp vật liệuCho than hoạt tính Trà Bắc vào bình đựng dungdịch Zr(IV) 0,4 M, nhỏ từ từ dung dịch NH3 28 % vàtiến hành thủy nhiệt trong 60 giờ ở 180 oC (áp suất tựsinh). Thu được vật liệu kí hiệu là Zr4/AC/N3-180-60.2.3 Nghiên cứu khả năng hấp phụ selen của vậtliệuCho vật liệu Zr4/AC/N3-180-60 vào 50 ml dungdịch selen 10 ppm (Co). Tiến hành khảo sát các yếutố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ selen: thời gian,pH và xác định dung lượng hấp phụ cực đại.Tất cả các thí nghiệm được làm lặp lại 3 lần, kếtquả lấy giá trị trung bình.2.4. Xác định pHpzc của vật liệu Zr4/AC/N3-180-60336Đào Thị Phương Thảo và cộng sựTCHH, 55(3), 2017Figure:Chuẩn bị các bình chứa 50 ml dung dịch KCl 0,1M, điều chỉnh pH dung dịch bằng axit HCl 0,1 Mhoặc KOH 0,1 M để thu được các giá trị pH từ 2 đến12. Cho 0,5 g vật liệu Zr4/AC/N3-180-60 vào các bìnhđậy kín, lắc trong 6 giờ. Để lắng, lọc và đo giá trịpHf.Lập đồ thị sự phụ thuộc ΔpH = pHf - pH vào pH,cắt trục hoành tại điểm ΔpH = 0, hoành độ chính làgiá trị pH tại điểm điện tích không của vật liệu.Experiment:THUY NHIET Zr-AC-N4-3-180-60Crucible:PT 100 µlAtmosphere:Air12/01/2015 Procedure: RT ----> 800C (10 C.min-1) (Zone 2)Labsys TGMass (mg): 46.81TG/%dTG/% /minHeatFlow/µVPeak :485.69 °C40Exo302010-3200-610-10Peak :130.31 °C0-20-9-10-30Mass variation: -22.03 %-20-40-12-30Mass variation: -23.79 %-40-50-60-15-50-700100200300400500600700Furnace temperature /°CHình 2: Giản đồ phân tích nhiệt của vật liệuZr4/AC/N3-180-603.1.2. Kết quả phân tích XRD của vật liệuZr4/AC/N3-180-60Kết quả phân tích XRD của vậtZr4/AC/N3-180-60 được biểu diễn trên hình 3.Hình 1: Đồ thị xác định pHpzc của vật liệuliệu2.5. Đánh giá đặc trưng cấu trúc vật liệuPhân tích tính chất nhiệt (TA) trên máy LabsysTG – DSC 1600. Xác định thành phần pha bằngphương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) trên máy D8Advance 5005. ...