Nghiên cứu biến tính bentonit và ứng dụng trong hấp phụ phenol từ nước ô nhiễm

• Tác giả: Nguyễn Thị Diệu Cẩm
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Nội
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu biến tính bentonit và ứng dụng để hấp phụ, xúc tác phân huỷ các hợp chất phenol trong nước bị ô nhiễm
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

• Lời cam đoan
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ BENTONIT VÀ VẬT LIỆU NANO TiO2 BIẾN TÍNH
• 1.1. Giới thiệu về Bentonit
• 1.2. Nguồn tài nguyên bentonit ở Việt Nam
• 1.3. Ứng dụng Bentonit trong lĩnh vực xử lý môi trường
• 1.4. Vật liệu sét hữu cơ
• 1.4.1. Giới thiệu vật liệu sét hữu cơ
• 1.4.2. Tổng hợp sét hữu cơ
• 1.5. Vật liệu nano TiO2 biến tính và vật liệu nano TiO2 biến tính phân tán trên pha nền Bentonit
• 1.5.1. Vật liệu nano TiO2 và vật liệu nano TiO2 biến tính
• 1.5.2. Vật liệu nano TiO2
• 1.5.3. Biến tính vật liệu nano TiO2
• 1.5.4. Một số phương pháp điều chế TiO2 và TiO2 biến tính
• 1.6. Ứng dụng tính chất quang xúc tác của vật liệu TiO2 và TiO2 biến tính
• 1.6.1. Tính chất quang xúc tác và cơ chế phân huỷ các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm của TiO2
• 1.6.2. Tính chất quang xúc tác và cơ chế phân huỷ các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm của vật liệu nano TiO2 biến tính
• 1.6.3. Động học của quá trình quang xúc tác trên TiO2
• 1.7. Vật liệu nano TiO2 biến tính phân tán trên pha nền Bentonit
• 1.7.1. Ưu điểm của việc phân tán vật liệu nano TiO2 biến tính trên pha nền Bentonit
• 1.7.2. Một số phương pháp phân tán xúc tác trên chất nền
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT PHENOL VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
• 2.1. Tổng quan về các hợp chất phenol
• 2.2. Giới thiệu một số thành tựu xử lý các hợp chất phenol
• 2.3. Tổng hợp vật liệu
• 2.3.1. Tổng hợp Bent- BHDDMA (Bent – BH)
• 2.3.2. Tổng hợp Bent- DMDOA (Bent – DM)
• 2.3.3. Tổng hợp Bent- BSDMA (Bent – BS)
• 2.3.4. Tổng hợp Bent – BH, Bent – DM và Bent - BS ở điều kiện khác nhau
• 2.3.5. Tổng hợp xúc tác Ag-TiO2 /Bent bằng phương pháp sol – gel có sử dụng dung môi
• 2.3.6. Tổng hợp TiO2
• 2.3.7. Tổng hợp Ag - TiO2
• 2.3.8. Tổng hợp xúc tác Ag-TiO2 /Bent
• 2.3.9. Tổng hợp xúc tác Ag-TiO2 /Bent ở các điều kiện khác nhau
• 2.3.10. Tổng hợp xúc tác Ag-TiO2 /Bent bằng phương pháp sol – gel không sử dụng dung môi
• 2.3.11. Tổng hợp TiO2
• 2.3.12. Tổng hợp Ag - TiO2
• 2.3.13. Tổng hợp xúc tác Ag-TiO2 /Bent
• 2.3.14. Tổng hợp xúc tác Ag-TiO2 /Bent ở các điều kiện khác nhau
• 2.4. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu
• 2.4.1. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ – giải hấp phụ
• 2.4.2. Phương pháp nhiễu xa ̣ Rơnghen (XRD)
• 2.4.3. Phương pháp phân tích nhiệt (TG-DTA)
• 2.4.4. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)
• 2.4.5. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.4.6. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 2.4.7. Phương pháp tán xạ năng lượng tia X (EDX)
• 2.4.8. Phương pháp phổ hấp thụ UV-Vis
• 2.4.9. Phương pháp quang điện tử tia X (XPS)
• 2.4.10. Phương pháp xác định dung lượng trao đổi cation của Bentonit
• 3. CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH LÀM GIÀU BENTONIT VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH
• 3.1. Quá trình làm giàu Bentonit
• 3.2. Khảo sát khả năng hấp phụ của Bent - hữu cơ
• 3.3. Đường chuẩn xác định nồng độ các hợp chất phenol
• 3.4. Thí nghiệm khảo sát dung lượng hấp phụ của Bent – hữu cơ
• 3.5. Thí nghiệm khảo sát hoạt tính của xúc tác
• 3.6. Phân tích sản phẩm phản ứng bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu biến tính bentonit và ứng dụng hấp phụ phenol

Nghiên cứu biến tính bentonit đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong việc xử lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt là trong việc hấp phụ phenol trong nước ô nhiễm. Bentonit, với cấu trúc lớp và khả năng hấp phụ tốt, có thể được biến tính để cải thiện hiệu suất hấp phụ. Việc này không chỉ giúp loại bỏ phenol mà còn giảm thiểu tác động của nó đến sức khỏe con người và môi trường.

1.1. Giới thiệu về bentonit và tính chất hóa học của nó

Bentonit là một loại đất sét có cấu trúc lớp, chủ yếu được hình thành từ khoáng montmorillonit. Tính chất hóa học của bentonit bao gồm khả năng trao đổi cation và khả năng hấp phụ các chất hữu cơ. Những đặc điểm này làm cho bentonit trở thành một vật liệu lý tưởng cho việc xử lý ô nhiễm nước.

1.2. Tầm quan trọng của việc xử lý phenol trong nước ô nhiễm

Phenol và các hợp chất phenol là những chất độc hại, có khả năng gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Việc xử lý triệt để các hợp chất này trong nước ô nhiễm là cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường. Nghiên cứu này nhằm tìm ra các phương pháp hiệu quả để loại bỏ phenol bằng cách sử dụng bentonit biến tính.

II. Vấn đề ô nhiễm phenol và thách thức trong xử lý nước

Ô nhiễm phenol trong nước là một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến chất lượng nước và sức khỏe con người. Các hợp chất phenol có khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật, gây ra các bệnh lý nghiêm trọng. Thách thức lớn nhất trong việc xử lý nước ô nhiễm là tìm ra phương pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

2.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm phenol trong nước

Ô nhiễm phenol chủ yếu xuất phát từ các hoạt động công nghiệp như sản xuất nhựa, dệt nhuộm và chế biến thực phẩm. Các chất thải này thường không được xử lý đúng cách, dẫn đến sự tích tụ phenol trong nguồn nước.

2.2. Tác động của phenol đến sức khỏe con người

Phenol có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như tổn thương hệ thần kinh, ung thư và các bệnh về tim mạch. Việc tiếp xúc lâu dài với phenol có thể dẫn đến các triệu chứng ngộ độc cấp tính và mãn tính.

III. Phương pháp biến tính bentonit để nâng cao khả năng hấp phụ

Biến tính bentonit là một phương pháp hiệu quả để cải thiện khả năng hấp phụ phenol. Các phương pháp biến tính bao gồm sử dụng các cation hữu cơ để thay thế cation vô cơ trong cấu trúc của bentonit, từ đó làm tăng khoảng cách lớp và tính kỵ nước của vật liệu.

3.1. Các phương pháp biến tính bentonit phổ biến

Có nhiều phương pháp biến tính bentonit, bao gồm phương pháp ion hóa, phương pháp hóa học và phương pháp nhiệt. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ của bentonit.

3.2. Tác động của biến tính đến khả năng hấp phụ phenol

Việc biến tính bentonit giúp tăng cường khả năng hấp phụ phenol nhờ vào việc cải thiện cấu trúc và tính chất bề mặt của vật liệu. Các nghiên cứu cho thấy bentonit biến tính có thể hấp phụ phenol hiệu quả hơn so với bentonit tự nhiên.

IV. Kết quả nghiên cứu về khả năng hấp phụ phenol của bentonit biến tính

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng bentonit biến tính có khả năng hấp phụ phenol cao hơn so với bentonit tự nhiên. Các thí nghiệm cho thấy rằng hiệu suất hấp phụ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ và thời gian tiếp xúc.

4.1. Thí nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ phenol

Các thí nghiệm được thực hiện để xác định dung lượng hấp phụ của bentonit biến tính đối với phenol. Kết quả cho thấy bentonit biến tính có khả năng hấp phụ phenol cao, đặc biệt trong điều kiện pH tối ưu.

4.2. Phân tích kết quả và cơ chế hấp phụ

Phân tích kết quả cho thấy cơ chế hấp phụ phenol trên bentonit biến tính chủ yếu là do tương tác giữa các phân tử phenol và bề mặt của vật liệu. Các yếu tố như diện tích bề mặt và cấu trúc mao quản cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình hấp phụ.

V. Ứng dụng thực tiễn của bentonit biến tính trong xử lý nước ô nhiễm

Bentonit biến tính không chỉ có khả năng hấp phụ phenol mà còn có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như xử lý nước thải công nghiệp và bảo vệ môi trường. Việc sử dụng bentonit biến tính trong xử lý nước ô nhiễm mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và môi trường.

5.1. Ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp

Bentonit biến tính có thể được sử dụng để xử lý nước thải từ các ngành công nghiệp như dệt nhuộm và sản xuất hóa chất. Việc này giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ nguồn nước.

5.2. Lợi ích kinh tế và môi trường từ việc sử dụng bentonit

Sử dụng bentonit biến tính trong xử lý nước ô nhiễm không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Điều này góp phần vào việc phát triển bền vững và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

VI. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu về biến tính bentonit và ứng dụng hấp phụ phenol trong nước ô nhiễm đã mở ra nhiều hướng đi mới trong việc xử lý ô nhiễm môi trường. Các kết quả đạt được cho thấy bentonit biến tính là một giải pháp tiềm năng cho vấn đề ô nhiễm phenol.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy bentonit biến tính có khả năng hấp phụ phenol hiệu quả, mở ra cơ hội ứng dụng trong xử lý nước ô nhiễm. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc biến tính bentonit có thể cải thiện đáng kể hiệu suất hấp phụ.

6.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình biến tính bentonit và mở rộng ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác nhau. Việc phát triển các vật liệu mới từ bentonit có thể giúp nâng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm.