Nghiên cứu điều chế và ứng dụng hệ xúc tác quang TiO2/SiO2 để xử lý nước thải chứa 2,4,6-trinitrotoluen

Bài viết Nghiên cứu điều chế và ứng dụng hệ xúc tác quang TiO2/SiO2 để xử lý nước thải chứa 2,4,6-trinitrotoluen nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến sự hình thành pha tinh thể TiO2 trên silicagel từ các muối titan và silic hữu cơ bằng phương pháp sol-gel và khảo sát khả năng phân hủy TNT trong nước trên hệ xúc tác đã điều chế.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu điều chế và ứng dụng hệ xúc tác quang TiO2/SiO2 để xử lý nước thải chứa 2,4,6-trinitrotoluen Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 29, Số 1/2023 NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG HỆ XÚC TÁC QUANG TiO2/SiO2 ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA 2,4,6-TRINITROTOLUEN Đến tòa soạn 21-08-2022 Trần Thị Hồng1*, Đồng Kim Loan1, Trần Hồng Côn2, Trần Sơn Hải3 1. Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN 2. Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN 3. Viện Hóa học và Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Bộ Quốc phòng *Email: tranthihong@hus.edu.vn SUMMARY STUDY ON PREPARATION OF TiO2/SiO2 PHOTOCATALYTIC MATERIAL APPLYING FOR TREATMENT OF WASTEWATER CONTAINING 2,4,6- TRINITROTOLUEN This paper presents results of research on preparation of TiO2/SiO2 photocatalytic material applying for treatment of wastewater containing 2,4,6-Trinitrotoluen. Results of synthesizing TiO2/SiO2 photocatalysis by sol-gel method in water - organic solvent with a 1:1 molar ratio show the apperance of grain in the form of anatase TiO2 grip on SiO2 with nano-sized of 5 - 20 nm when sample calcined at 500oC. Studying on the ability to apply new materials for wastewater treatment containing 2,4,6-Trinitrotoluen shows that TiO2/SiO2 is 6 g/L for the largest performance degradation reaching 65.6%. At the same time the process of TNT decomposition occurs in neutral and alkaline environments. In addition, the reaction temperature does not affect the performance of the decomposition reaction of TNT. Keywords: TiO2, SiO2, photocatalytic material, 2,4,6-Trinitrotoluen. 1. MỞ ĐẦU và hầu như không tan trong nước. Trong các 2,4,6-Trinitrotoluen (TNT) là một hợp chất hóa dạng sử dụng, TiO2 có cấu trúc pha anatase cao học có công thức C6H7(NO2)3, là thành phần đã được chứng minh là cho hiệu quả khoáng chính trong một số loại thuốc nổ phổ biến, là hóa lớn các chất khó phân hủy trong môi chất độc, gây ô nhiễm đáng kể đối với môi trường [3,4]. trường ở nơi sản xuất, nơi cất giữ và khu vực Trong nhiều cách để tổng hợp TiO2, phương xung quanh, ảnh hưởng lớn đến sức khỏe của pháp sol-gel đã thu hút sự quan tâm của các con người và sinh vật. Hiện nay việc xử lý nhà nghiên cứu (đặc biệt là thủy phân các titan nguồn nước thải ô nhiễm có chứa các dẫn xuất hữu cơ) bởi tính ưu việt của nó [4-6]. Đây là nitro thơm nói chung và TNT nói riêng đã một phương pháp tổng hợp vật liệu hiện đại được thử nghiệm bằng nhiều phương pháp nhờ khả năng điều khiển tính chất sản phẩm khác nhau như vi sinh, hấp phụ, bức xạ UV, thông qua tác động vào bước tạo sol hoặc gel, ozôn/UV, điện hóa [1,2]. Trong đó phương nên tỏ ra rất hữu hiệu để tổng hợp những vật pháp sử dụng TiO2/UV là một trong những xúc liệu có kích cỡ nano hay những màng siêu tác quang hóa có nhiều ưu điểm nổi trội như mỏng. Phương pháp này ngày càng được phát khả năng khoáng hóa nhanh các chất hữu cơ có triển và ứng dụng để chế tạo vật liệu nano tạo nồng độ cao, độ bền nhiệt, độ bền cơ học lớn 108 đột biến về khả năng xử lý do hiệu ứng kích trong 2 giờ. Cuối cùng, mẫu sau khi sấy được thước [7]. mang đi nung ở các nhiệt độ khác nhau 400; Với diện tích bề mặt lớn của SiO2, hệ xúc tác 500; 600; 700; 800oC, tốc độ gia nhiệt quang oxit hỗn hợp TiO2/SiO2 đã cho thấy các 5oC/phút thời gian nung 3 giờ, thu được tính năng nổi trội trong các phản ứng xúc tác TiO2/SiO2. quang trong môi trường so với chất xúc tác chỉ - Chụp ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua có TiO2 [3,8].Công trình này nghiên cứu ảnh (TEM) JEOL JEM-1010 để khảo sát hình dạng hưởng của nhiệt độ nung đến sự hình thành pha và kích thước các hạt vật liệu xúc tác đã điều tinh thể TiO2 trên silicagel từ các muối titan và chế; đồng thời đánh giá khả năng hình thành silic hữu cơ bằng phương pháp sol-gel và khảo tinh thể, dạng tinh thể, cường độ và sự thay đổi sát khả năng phân hủy TNT trong nước trên hệ cấu trúc vật liệu dùng thiết bị nhiễu xạ tia X xúc tác đã điều chế. (XRD) Bruker D5005. 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP - Sử dụng máy sắc ký lỏng cao áp (HPLC) NGHIÊN CỨU Shimadzu LC-20A để xác định hàm lượng 2.1. Đối tượng nghiên cứu TNT trước và sau các thời điểm chiếu sáng. Dioxit titan là một chất bột màu trắng, bền - Nghiên cứu khả năng phân hủy TNT bằng nhiệt, nó tồn tại chủ yếu ở một trong bốn dạng bức xạ tử ngoại trên xúc tác TiO2/SiO2: Tất cả thù hình: vô định hình, rutile, anatase và các phản ứng phân hủy quang và quang xúc tác brookit. Trong cấu trúc tinh thể của TiO2, mỗi đều tiến hành trong hệ thống phản ứng gồm 1 ion Ti4+ được bao quanh bởi sáu ion O2-. bình thủy tinh có thể kiểm soát nhiệt độ trong Khoảng cách Ti-Ti trong tinh thể dạng anatase quá trình phản ứng, bơm định lượng được kết (3,79 Å) lớn hơn khoảng cách Ti-Ti trong tinh nối giữa bình chứa dung dịch và buồng phản thể dạng rutile (2,96 Å). Trong khi đó, khoảng ứng quang để tuần hoàn dung dịch. Bình chứa cách Ti-O trong tinh thể dạng anatase (degTi-O = thủy tinh hở để bão hòa oxi không khí có dung 1,934 và 1,980 Å) nhỏ hơn khoảng cách Ti-O tích ...