Nghiên cứu khả năng xúc tác của vật liệu MnO2 phủ trên laterit cho phản ứng oxi hóa xanh metylen

Bài viết Nghiên cứu khả năng xúc tác của vật liệu MnO2 phủ trên laterit cho phản ứng oxi hóa xanh metylen nghiên cứu tổng hợp MnO2 kích thước nanomet phủ trên nền vật liệu laterite (quặng giàu sắt, sẵn có ở Việt Nam) làm xúc tác cho phản ứng oxi hóa chất hữu cơ (xanh metylen) bằng tác nhân H2O2. MnO2 với kích thước nanomet trên nền laterite sẽ là tác nhân mạnh trong công nghệ xử lý nước thải chứa chất hữu cơ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng xúc tác của vật liệu MnO2 phủ trên laterit cho phản ứng oxi hóa xanh metylenTuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU MnO2 PHỦ TRÊN LATERIT CHO PHẢN ỨNG OXI HÓA XANH METYLEN Lê Thu Hường1. GIỚI THIỆU kiềm nhằm chuyển sang dạng keo Fe(OH)3 kết tủa, sau đó phải qua các thiết bị lắng Xanh methylen (MB) được dùng trong hoặc lọc ép để tách bã keo Fe(OH)3, tạo rađiều trị ngộ độc cyanua, điều trị chốc lở, một lượng bùn kết tủa chứa rất nhiều sắt. Vìviêm da mủ, sát khuẩn đường niệu sinh dục vậy, để khắc phục nhược điểm trên, nguồnvà làm thuốc nhuộm các mô trong một số sắt sử dụng làm chất xúc tác đã được nhiềuthao tác chẩn đoán (nhuộm vi khuẩn…). công trình nghiên cứu thay thế bằng quặngNgoài ra, xanh methylen là một hóa chấtđược sử dụng rộng rãi trong các ngành sắt goethite ( - FeOOH), cát có chứa sắt,nhuộm vải, nilon, da, gỗ, sản xuất mực in. hoặc sắt trên chất mang Fe/SiO2, Fe/TiO2,Trong nước thải của quá trình dệt nhuộm, Fe/than hoạt tính, Fe/zeolite,... Quá trình nàymột lượng lớn MB dư gây nên ô nhiễm môi xảy ra cũng giống như quá trình Fenton đãtrường. Do đó, việc loại bỏ MB đã thu hút khảo sát ở trên nên còn gọi là quá trình kiểuđược sự chú ý đáng kể trong lĩnh vực môi như Fenton dị thể (heterogenous Fenton liketrường. Quá trình oxy hóa tăng cường processes). Mangan oxit, đặc biệt mangan(AOP) là một phương pháp phù hợp để xử lý dioxit (MnO2) cũng có tác dụng phân hủynước thải chứa nhiều thành phần độc, khó H2O2 kiểu như Fenton.phân hủy sinh học. Hiện nay, quá trình oxi Do đó, bài báo này đã nghiên cứu tổng hợphóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng và oxi MnO2 kích thước nanomet phủ trên nền vậthóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng liệu laterite (quặng giàu sắt, sẵn có ở Việtđược sử dụng để nghiên cứu sử lý nước thải Nam) làm xúc tác cho phản ứng oxi hóa chấtchứa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Tuy hữu cơ (xanh metylen) bằng tác nhân H2O2.nhiên, nhờ ưu thế nổi bật trong việc loại bỏ MnO2 với kích thước nanomet trên nềnchất ô nhiễm hữu cơ, đặc biệt là những chất laterite sẽ là tác nhân mạnh trong công nghệhữu cơ khó phân hủy sinh học (POP) quá xử lý nước thải chứa chất hữu cơ. Ưu điểmtrình oxi hóa nâng cao dựa trên gốc tự do vượt trội của vật liệu này là quá trình oxi hóa*HO được xem như một “chìa khóa vàng” xảy ra nhanh, hiệu suất xử lý đạt trên 98%.để giải các bài toán đầy thách thức của thế 2. THỰC NGHIỆMkỷ cho ngành xử lý nước và nước thải hiệnnay. Một trong số đó là Fenton cổ điển quá Hóa chất dùng cho nghiên cứu là loại tinhtrình (hòa tan Fe (II) và H2O2), khi đó các khiết: MnSO4.H2O, KMnO4, H2O2, Etylic 900chất ô nhiễm hữu cơ phân hủy thành chất vô (C2H5OH), polyvinyl ancol (PVA), thuốc thử,hại như CO2 và H2O. Nhược điểm duy nhất xanh metylen (Merck). Hiển vi điện tử quétcủa quá trình Fenton đồng thể là phải thực (SEM): S-4800 (SEM, Hitachi). Hiển vi điệnhiện ở pH thấp, sau khi phản ứng phải nâng tử truyền qua (TEM): JEOL-JEM1010-Mỹ.pH > 7 để tách các ion Fe2+ ra khỏi nước thải Diện tích bề mặt riêng (BET): TriStar-3000-sau xử lý bằng nước vôi hoặc dung dịch Mỹ. Trắc quang (UV-Vis): UV1800-Japan. 502 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 Xử lý mẫu biến tính nhiệt laterit. Lateritkích thước hạt khoảng 1mm được biến tínhnhiệt theo sơ đồ sau: Laterit Ngâm trong HCl Rửa sạch bằng Hình 1. Hạt MnO2 phóng đại 40000 lần nước Sấy khô cã Từ hình ảnh trên ta thấy hạt thu được có kích thước tương đối đồng đều, kích cỡ Cân 100 g Laterit cho vào bình thủy tinh khoảng 50 nm; hình dạng như các quả cầudung tích 250 ml. Cho 40 ml HCl tỷ lệ (1:2) gai và các hạt hoàn toàn không bị co cụm.vào cốc thủy tinh. Sau đó ngâm 2 giờ, chắt bỏ b) a)axit, rửa sạch laterit bằng nước cất, đem sấykhô. Ta thu được vật liệu nền. Kí hiệu là M1. Qui trình tổng hợp hệ keo MnO2 Hình 2. Bề mặt laterit trước (a) và sau (b) khi phủ Qua hình ảnh SEM ta thấy bề mặt vật liệu nền đã được phủ lớp MnO2 kích cỡ nanomet phân bố đều trên bề mặt. Phương trình phản ứng hóa học xảy ra: 2KMnO4 + 3H2O2  2KOH + 2MnO2↓ 3.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến+2H2O + 3O2↑ quá trình oxi hóa MB của vật liệu M2 Chế tạo vật liệu M2 Nồng độ đầu vào của H2O2: 30 % 1.5ml Qui trình chế tạo: Ta tổng hợp vật liệu Nồng độ đầu vào của xanh metylen: 20 ppmbằng phương pháp ngâm phủ. Cho 50g Khối lượng vật liệu: 2glaterite kích thước hạt 0.5 mm vào cốc chứa ...