Nghiên cứu biến tính diatomit phú yên bằng lưỡng oxit sắt mangan, ứng dụng phân hủy methyl orange (MO) trong hệ fenton dị thể

Bài viết trình bày quá trình tổng hợp vật liệu biến tính diatomit Phú Yên bằng lưỡng oxit sắt-mangan (Fe-Mn/D63) sử dụng phương pháp oxi hóa khử KMnO4 và FeSO4 trong môi trường pH bằng 6.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu biến tính diatomit phú yên bằng lưỡng oxit sắt mangan, ứng dụng phân hủy methyl orange (MO) trong hệ fenton dị thểTẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 16, Số 2 (2020) NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH DIATOMIT PHÚ YÊN BẰNG LƯỠNG OXIT SẮT-MANGAN, ỨNG DỤNG PHÂN HỦY METHYL ORANGE (MO) TRONG HỆ FENTON DỊ THỂ Hồ Văn Minh Hải1,*, Đặng Xuân Tín1, Trần Thiện Trí2, Võ Châu Ngọc Anh3 1Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế 2Trường PTTH Nguyễn Chí Thanh, Tp Pleiku, Gia Lai 3Trường Đại học Y Dược, Đại học Huế *Email: minhhai061186@gmail.com Ngày nhận bài: 02/3/2020; ngày hoàn thành phản biện: 5/3/2020; ngày duyệt đăng: 02/4/2020 TÓM TẮT Trong bài báo này, chúng tôi trình bày quá trình tổng hợp vật liệu biến tính diatomit Phú Yên bằng lưỡng oxit sắt-mangan (Fe-Mn/D63) sử dụng phương ph{p oxi hóa khử KMnO4 và FeSO4 trong môi trường pH bằng 6. Các tính chất hóa-lý của diatomit Phú Yên và vật liệu biến tính diatomit được phân tích, đặc trưng bằng c{c phương ph{p nhiễu xạ tia X (XRD), t{n xạ năng lượng tia X (EDX), phương ph{p phổ quang điện tử tia X (XPS). Kết quả cho thấy, diatomit Phú Yên có th|nh phần hóa học chủ yếu l| silic, nhôm v| lượng lớn oxít sắt có cấu trúc vô định hình. Lớp lưỡng oxit săt-mangan có trạng th{i đa hóa trị đã được ph}n t{n đồng đều trên bề mặt diatomit. Hoạt tính xúc t{c của vật liệu biến tính được đ{nh gi{ qua khả năng ứng dụng xúc t{c ph}n hủy methyl orange (MO) trong hệ Fenton dị thể với khoảng pH lớn từ 2 đến 9 trong điều kiện chiếu UV v| có sự hiện diện H2O2. Từ khóa: Diatomit Phú Yên; lưỡng oxit sắt-mangan; xúc t{c ph}n hủy Fenton dị thể methyl orange.1. GIỚI THIỆU Diatomit (SiO2.nH2O) là loại khoáng tự nhiên có cấu trúc mao quản với thànhphần chủ yếu là oxit silic và nhiều khoáng chất kh{c, trong đó c{c dạng khoáng sắt tồntại như l| tạp chất chính. Tuỳ theo vị trí địa lý v| điều kiện hình thành, các loạidiatomit có cấu trúc và thành phần khác nhau [1], [2]. Diatomit có cấu trúc xốp và hệthống mao quản trung bình đan xen vi mao quản, vì vậy vật liệu n|y được sử dụng làchất hấp phụ và chất mang xúc tác trong các phản ứng hydro hoá, phản ứng oxi hoá[3.] Ngoài ra, diatomit được sử dụng rộng rãi làm chất cách âm và cách nhiệt [4]. ỞViệt Nam, khoáng diatomit được phân bố chủ yếu ở cao nguyên Vân Hòa (Tuy An, 13Nghiên cứu biến tính diatomit Phú Yên bằng lưỡng oxit sắt-mangan, …Tuy Hòa, Phú Yên) với 2 đến 5 thân khoáng với độ dày từ v|i mét đến hàng chục mét[5]. Trong những năm gần đ}y, các nghiên cứu trong nước cũng như trên thế giới vềlĩnh vực xúc tác và hấp phụ phần lớn tập trung vào biến tính các vật liệu vô cơ tựnhiên như diatomit, zeolit, bentonit, đất sétTẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 16, Số 2 (2020)Sau đó, 7,5 mL dung dịch KMnO4 0,025 M trong NaOH 0,1 M được đưa từ từ v|o hỗnhợp trên, điều chỉnh pH hỗn hợp bằng 6 v| tiến h|nh phản ứng trong 30 phút ở nhiệtđộ thường. Chất bột thu được bằng c{ch gạn lọc v| được rửa bằng nước cất cho đếnkhi dung dich nước lọc trung tính. Cuối cùng, mẫu được sấy khô ở nhiệt độ 80 oCtrong 12 h trong lò sấy trước khi nung ở 350 oC trong 3 giờ tạo th|nh vật liệu Fe-Mn/D63.2.3. Khảo sát sự phân hủy methyl orange của vật liệu Khả năng ứng dụng làm xúc tác trong hệ Fenton dị thể được đ{nh gi{ bằng sựphân hủy dung dịch màu methyl orange (MO). Quá trình thí nghiệm được thực hiệnnhư sau: 0.05 g vật liệu được phân tán trong 100 mL dung dịch MO (trong nước cấtnồng độ 10 ppm), 3 mL H2O2 30 %. Sau đó khảo sát khả năng ph}n hủy màu theo cácchế độ như sau: (1) Phân hủy MO không dùng xúc tác. (2) Phân hủy MO khi có hiệndiện chất xúc tác với các yếu tố ảnh hưởng: pH, h|m lượng H2O2, nồng độ ban đầu củaMO, nhiệt độ.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Đặc trưng vật liệu xúc tácBảng 1. Kết quả phân tích nguyên tố bằng phương ph{p EDX của vật liệu diatomit Phú Yên và vật liệu biến tính Fe-Mn/D63 Ký hiệu mẫu Al(%) Si(%) Ti(%) Fe(%) Mn(%) Na(%) CCK (*) Diatomit Phú Yên 13,07 76,02 1,31 7,68 - - 1,9 Fe-Mn/D63 10,48 76,36 0,39 9.36 1.31 - 2.1(*) Các chất khác Hình 1. Giản đồ XRD của diatomit Phú Yên v| Fe-Mn/D63 15Nghiên cứu biến tính diatomit Phú Yên bằng lưỡng oxit sắt-mangan, … Hình 1 trình bày giản đồ nhiễu xạ tia X các mẫu Diatomit Phú Yên và Fe-Mn/D63. K ...