Nghiên cứu hấp phụ Metylen xanh bằng vật liệu Graphene – bùn đỏ hoạt hóa trong môi trường axit

Bột graphene-đỏ được cải tiến HNO3 (G-RM) được sử dụng làm chất hấp phụ để loại bỏ màu xanh methylene hiệu quả (MB), từ dung dịch nước. Quét kính hiển vi điện tử (SEM) của G-RM cho thấy cấu trúc bề mặt có độ xốp cao của chất hấp phụ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu hấp phụ Metylen xanh bằng vật liệu Graphene – bùn đỏ hoạt hóa trong môi trường axitTạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 22, Số 2/2017NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ METYLEN XANH BẰNG VẬT LIỆUGRAPHENE – BÙN ĐỎ HOẠT HÓA TRONG MÔI TRƯỜNG AXITĐến tòa soạn 3-3-2017Phùng Thị Oanh, Đỗ Trà Hương, Lome PhengkhammyTrường Đại học Sư phạm - Đại học Thái NguyênHà Xuân LinhĐại học Thái NguyênSUMMARYADSORPTION METYLENE BLUE FROM AQUEOUS SOLUTION BYTHE ACID MODIFIED GRAPHENE – RED MUDThe HNO3-modified graphene - red mud (G-RM) was used as an adsorbent to removeefficiently methylene blue (MB), from aqueous solution. Scanning electron microscopy(SEM) images of G-RM reveal a highly porous surface structure of the adsopbent. Theadsorption properties for MB of G-RM were investigated by batch method. Theinfluence of pH (2-14), contact time (10-150 min), and the amount of adsorbent (0.020.08g) on MB removal efficiency by the G-RM were also determined. The results showthat the time to reach adsorption equilibrium, the optimal pH value, and mass ofadsopbent are 90 min, 12, and 0.05g, respectively. The maximum monolayeradsorption capacity of G-RM is 270.27 mg/g. G-RM acts as a promising adsorbent forthe removal of methylene blue from aqueous solution.Keywords: Adsorption; graphene, red mud; Langmuir isotherm; methylene blue.bức thiết để bảo vệ sinh vật sống trongnước và tránh phá hủy cảnh quan môitrường tự nhiên. Trong số nhiều phươngpháp xử lý nguồn nước bị nhiễm thuốcnhuộm, phương pháp hấp phụ sử dụngvật liệu hấp phụ được chế tạo từ cácnguồn nguyên liệu các phế thải nôngnghiệp hoặc công nghiệp sẵn có làhướng nghiên cứu hấp dẫn và có tínhkhả thi cao. Bùn đỏ một loại sản phẩmthải rắn được hình thành trong suốt1. MỞ ĐẦUThuốc nhuộm được sử dụng rộng rãitrong các ngành công nghiệp như dệtmay, cao su, giấy, nhựa… Do tính tancao, các thuốc nhuộm là một trongnhững nguồn ô nhiễm nước khi thảinước thải chứa thuốc nhuộm chưaqua xử lý vào các nguồn nước tựnhiên như sông, suối. Vì vậy, xử lýnước thải chứa các thuốc nhuộm trướckhi thải ra môi trường là một yêu cầu94quá trình tinh luyện nhôm từ quặngbauxite. Nó thường được sử dụng làmvật liệu hấp phụ để xử lý nước thải ônhiễm [2,4,5]. Bên cạnh đó, sử dụnggraphene làm vật liệu hấp phụ trongnhững năm gần đây đang là đề tài thuhút được rất nhiều các nhà khoa họctrong và ngoài nước tham gia nghiêncứu [1,3]. Tuy nhiên, kết hợp cảgraphene và bùn đỏ hiện tại vẫn còn rấtít các nghiên cứu. Trong bài báo này,chúng tôi tiến hành kết hợp graphenevới bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ để xửlý metylen xanh trong môi trường nước.2. THỰC NGHIỆM2.1. Hóa chấtNước cất hai lần, dung dich NaOH,HNO3, NaCl, metylen xanh. Tất cả hóachất đều có độ tinh khiết PA2.2 Phương pháp nghiên cứu2.2.1 Chế tạo vật liệu hấp phụ graphene bùn đỏ2.2.1.1 Chế tạo vật liệu grapheneTrong nghiên cứu này, graphene đượcchế tạo theo phương pháp điện lýplasma [1].2.2.2.2 Chế tạo vật liệu hấp phụ graphenebùn đỏMẫu bùn đỏ được lấy tại nhà máy Hóachất Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minhở dạng bùn đỏ thải ướt, mẫu được lọcép với áp suất cao để loại bỏ dịch bámtheo bùn đỏ, sấy khô ở 105°C trongvòng 48h. Sau đó, mẫu được cho vàochén sứ và nung nóng tới nhiệt độ800°C trong vòng 4 giờ. Tiếp theo,được hòa tan trong 1 lít dung dịchHNO3 nồng độ 2M. Khuấy đều trong 2giờ. Sau đó lọc và rửa với nước cất đểloại bỏ axit dư và các chất tan khác.Phần cặn tiếp tục được sấy khô tại105°C trong 4 giờ. Sản phẩm thu đượctiếp tục được nghiền mịn và trộn vớigraphene đã chế tạo được theo tỉ lệ khốilượng 1:1 để thu được vật liệu hấp phụ(VLHP).2.2.2. Khảo sát tính chất tính chất vậtlý, đặc điểm bề mặt của VLHPHình thái học của VLHP được khảo sátbằng kính hiển vi điện tử quét JEOLJSM-6500F. Cấu trúc của VLHP đượcđo bằng phương pháp XRD, thành phầncủa bùn đỏ được xác định bằng phổ tánxạ năng lượng tia X (EDX). Phép đotrên được thực hiện tại khoa Khoa họcvà Kĩ thuật Vật liệu, Đại học Giaothông Quốc gia Đài Loan.Xác định nồng độ trước và sau khi hấpphụ metylen xanh (MB) của VLHPbằng phương pháp so màu. Độ hấp thụđược đo ở bước sóng 665 nm trên máyShimadzu UV-1700 tại Khoa Hóa học,Trường Đại học Sư phạm - Đại học TháiNguyên.2.2.3. Nghiên cứu hấp phụ MB củaVLHP thep phương pháp hấp phụ tĩnh- Dung lượng hấp phụ tính theo công thức:q=(C0 -C )VcbmTrong đó: V là thể tích dung dịch (l), mlà khối lượng chất hấp phụ (g), C0 lànồng độ dung dịch ban đầu (mg/l), Ccblà nồng độ dung dịch khi đạt cân bằnghấp phụ (mg/l), q là dung lượng hấpphụ tại thời điểm cân bằng (mg/g).- Dung lượng hấp phụ cực đại được xácđịnh theo phương trình hấp phụ Langmuirdạng tuyến tính:.C cb11=.C cb +qq m axq max .bTrong đó: qmax là dung lượng hấp phụ cựcđại (mg/g), b là hằng số Langmuir*Khảo sát ảnh hưởng của pHCho vào mỗi bình 0,05g VLHP và 30mldung dịch MB có nồng độ đầu là 55,56mg/L (đã được xác định chính xác nồngđộ), có pH thay đổi t ...