Nghiên cứu hoạt hóa vật liệu ống nano cacbon ứng dụng hấp phụ 2,4-diclophenoxyaxetic axit trong dung dịch nước

Ảnh hưởng của các điều kiện hoạt hóa bao gồm: Tác nhân kiềm, tỷ lệ kiềm /CNTs, nhiệt độ hoạt hóa, tốc độ thổi khí N2 và thời gian hoạt hóa đến khả năng hấp phụ 2,4-diclophenoxylaxetic axit (2,4-D) trong dung dịch của CNTs hoạt tính đã được nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu hoạt hóa vật liệu ống nano cacbon ứng dụng hấp phụ 2,4-diclophenoxyaxetic axit trong dung dịch nướcHóa học & Kỹ thuật môi trường NGHIÊN CỨU HOẠT HÓA VẬT LIỆU ỐNG NANO CACBON ỨNG DỤNG HẤP PHỤ 2,4-DICLOPHENOXYAXETIC AXIT TRONG DUNG DỊCH NƯỚC Hoàng Kim Huế1,3*, Lâm Vĩnh Ánh2, Tô Văn Thiệp3, Nguyễn Hoàng Dũng4 Tóm tắt: Ảnh hưởng của các điều kiện hoạt hóa bao gồm: tác nhân kiềm, tỷ lệ kiềm /CNTs, nhiệt độ hoạt hóa, tốc độ thổi khí N2 và thời gian hoạt hóa đến khả năng hấp phụ 2,4-diclophenoxylaxetic axit (2,4-D) trong dung dịch của CNTs hoạt tính đã được nghiên cứu. Điều kiện phù hợp nhất cho quá trình được tìm ra là: tác nhân KOH, tỷ lệ KOH/CNTs là 5, nhiệt độ hoạt hóa là 800 ˚C, tốc độ thổi khí N2 là 500 ml/phút và thời gian hoạt hóa là 1 h. Sự hoạt hóa này đã làm tăng diện tích bề mặt riêng BET của CNTs từ 267 lên 540 m2/g và nhờ đó, mà hiệu suất hấp phụ 2,4- D (C0 = 52,248 mg/l) trong dung dịch nước của CNTs tăng từ 83,24 lên 98,14 % với lượng vật liệu là 1 g/l.Từ khóa: Ống nano cacbon; Hoạt hóa; Hấp phụ; 2,4-diclophenoxylaxetic axit. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Các chất diệt cỏ là một trong những chất ô nhiễm nghiêm trọng nhất tại Việt Nam, dohậu quả của chiến tranh để lại ở sân bay Biên Hòa, Phù Cát và Đà Nẵng với tổng lượng đấtvà trầm tích ô nhiễm khoảng 700 000 m3. Thành phần ô nhiễm chính là các hợp chất 2,4-D, 2,4,5-triclophenoxyaxetic axid (2,4,5-T) và dioxin. Đến nay, chính phủ Việt Nam vàHoa kỳ đã xử lý được hơn 80 000 m3 bằng công nghệ giải hấp nhiệt trong mố (IPTD) tạisân bay Đà Nẵng. 175 000 m3 đất và trầm tích bị nhiễm đã đươc trôn lấp cô lập tại sân bayPhù Cát và Biên Hòa. Lượng lớn đất và trầm tích bị nhiễm còn lại cần được xử lý bằngcông nghệ phù hợp. Tuy nhiên, với những công nghệ đã và đang nghiên cứu, áp dụng tạiViệt Nam như “công nghệ giải hấp nhiệt trong mố TIDP, công nghệ chôn lấp cô lập, côngnghệ rửa đất” đều có sản phẩm phụ là dung dịch bị nhiễm chất diệt cỏ 2,4-D, 2,4,5-T vàdioxin cần được xử lý bằng vật liệu hấp phụ. Trên thế giới, ống nano cacbon đã được tổng hợp, hoạt hóa và phát triển trong nhiềulĩnh vực nghiên cứu, trong đó có lĩnh vực hấp phụ và xúc tác để xử lý các hợp chất hữu cơtrong môi trường khí và lỏng [1, 2, 3]. Tuy nhiên, ở Việt Nam, CNTs mới chỉ được tổnghợp theo phương pháp lắng đọng hóa hơi hóa học (CVD). Sản phẩm tổng hợp có diện tíchbề mặt riêng chưa cao, chỉ khoảng 200 m2/g [4]. Các nghiên cứu hoạt hóa nhằm làm tăngdiện tích bề mặt riêng của CNTs chưa nhiều, mới chỉ có một khảo sát sơ bộ về hoạt hóaCNTs thô loại đa tường theo phương pháp hóa học, sử dụng tác nhân NaOH. Hỗn hợp hoạthóa được chuẩn bị theo phương pháp tẩm. Kết quả đã làm tăng diện tích bề mặt CNTs từ200 m2/g lên 450 m2/g [4, 5]. Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu hoạt hóa CNTs đã được tinh chế theophương pháp hoạt hóa hóa học và ứng dụng làm chất hấp phụ 2,4-D trong dung dịch nước.Hỗn hợp hoạt hóa được chuẩn bị theo phương pháp nghiền cơ học. Các yếu tố như tácnhân kiềm, tỷ lệ kiềm/CNTs, tốc độ thổi khí N2 trong quá trình hoạt hóa, nhiệt độ và thờigian hoạt hóa ảnh hưởng như thế nào đến diện tích bề mặt riêng và hiệu suất hấp phụ 2,4-D của CNTs đã được nghiên cứu. 2. THỰC NGHIỆM2.1. Thiết bị và hóa chất dùng cho nghiên cứu2.1.1. Thiết bị186 H. K. Huế, …, N. H. Dũng, “Nghiên cứu hoạt hóa vật liệu… axit trong dung dịch nước.”Nghiên cứu khoa học công nghệ - Máy sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) nhãn hiệu HP-1100 của hãng Agilent; - Máy đo pH HI 2211 của hãng Hanna, có độ chính xác ±0,01; - Cân phân tích AB204-S của hãng Toledo, độ chính xác ±0,1mg; - Máy lắc điều nhiệt; - Tủ sấy chân không của Trung Quốc; - Lò nung ống SRJX-2,5-13 của Trung Quốc.2.1.2. Hoá chất - Vật liệu CNTs được tinh chế từ CNTs thô theo quy trình tích hợp [6]. CNTs thô đượctổng hợp theo phương pháp lắng đọng đọng hóa hơi hóa học (CVD) tại trường Đại họcBách khoa Đà Nẵng. - Chất chuẩn 2,4-D của hãng Sigma-Aldrich độ tính khiết 99,9%; - Dung môi axetonitril (ACN) của hãng Merck dùng cho HPLC; - Các hóa chất KOH, NaOH, HCl và axetic của hãng Merck;2.2. Phương pháp nghiên cứu2.2.1. Phương pháp hoạt hóa vật liệu CNTs Kiềm được sấy ở 120 ˚C, nghiền nhỏ, bảo quản trong bình hút ẩm. Sau đó, CNTs đượctrộn với KOH theo tỷ lệ KOH/CNTs là 5, nghiền cơ học hỗn hợp trong cối sứ và đưa vàolò nung dạng ống. Hỗn hợp được hoạt hóa ở 1073 K có dòng khí N2 thổi với tốc độ dòng500 ml/phút trong 1 h. Mẫu sau khi hoạt hóa được rửa vài lần với dung dịch HCl 17% vàrửa lại nhiều lần bằng nước cất đến pH = 7, sấy khô CNTs hoạt tính ở 120 ˚C trong 24 h,bảo quản trong bình hút ẩm [7, 8, 9, 10].2.2.2. Phương pháp đánh giá hiệu suất hấp phụ 2,4-D trong dung dịch của CNTs hoạt tính Hiệu suất hấp phụ 2,4-D trong dung dịch nước của CNTs hoạt tính được xác định nhưsau: cho 50 mg vật ...