Nghiên cứu chế tạo xúc tác dị thể Fe-TiO2-Diatomit cho xử lý phẩm vàng hữu cơ trong môi trường nước

• Tác giả: Phạm Thị Dương
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Nội
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Tạo Xúc Tác Fe-TiO2-Diatomit Cho Xử Lý Phẩm Vàng Hữu Cơ Trong Nước
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• 2. DANH MỤC CÁC BẢNG
• 3. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
• 4. MỞ ĐẦU
• 4.1. Quá trình Fenton
• 4.2. Vật liệu xúc tác TiO2
• 4.2.1. Giới thiệu về TiO2
• 4.2.2. Nguyên lý cơ bản của xúc tác quang hoá. Ứng dụng của TiO2 làm xúc tác quang hóa
• 4.3. Diatomit và các phương pháp đưa TiO2 lên chất mang diatomit
• 4.3.1. Giới thiệu về diatomit
• 4.3.2. Các phương pháp đưa TiO2 lên chất mang diatomit
• 4.4. Giới thiệu một số thành tựu xử lý các phẩm vàng
• 4.4.1. Các phương pháp hoá lý xử lý nước thải dệt nhuộm
• 4.4.1.1. Phương pháp hóa học
• 4.4.1.2. Phương pháp sinh học trong xử lý nước thải dệt nhuộm
• 4.4.2. Đánh giá chung
• 5. TỔNG HỢP VẬT LIỆU XÚC TÁC
• 5.1. Tổng hợp vật liệu Fe-TiO2/diatomit, Fe/diatomit và TiO2/diatomit bằng phương pháp sol-gel kết hợp nung
• 5.2. Chế tạo vật liệu xúc tác từ quặng inmenit
• 6. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VẬT LIỆU XÚC TÁC
• 6.1. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)
• 6.2. Phuơng pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
• 6.3. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ – giải hấp phụ (BET)
• 6.4. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)
• 6.5. Phương pháp phổ hấp thụ UV-VIS pha rắn
• 6.6. Phương pháp phổ ICP-MS (Inductively Coupled Plasma emission Mass Spectrometry)
• 7. NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT HOẠT TÍNH CỦA XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY PHẨM VÀNG AXIT 2R, VÀNG PHÂN TÁN E-3G VÀ VÀNG HOẠT TÍNH 3RS
• 7.1. Khảo sát sơ bộ hoạt tính xúc tác của các vật liệu chế tạo
• 7.2. Khảo sát quá trình xử lý phẩm vàng axit 2R, vàng phân tán E-3G, vàng hoạt tính 3RS sử dụng xúc tác Fe-TiO2/diatomit và inmenit biến tính
• 8. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ PHẨM MÀU
• 8.1. Đường chuẩn xác định nồng độ E-3G, 2R, 3RS
• 8.2. Phương pháp xác định nhu cầu ôxi hóa học COD
• 8.3. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
• 9. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 9.1. TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT SƠ BỘ HOẠT TÍNH XÚC TÁC CỦA CÁC VẬT LIỆU CHẾ TẠO
• 9.1.1. Đặc trưng vật liệu Fe-TiO2/diatomit
• 9.1.2. Kết quả phân tích phổ UV-Vis pha rắn của vật liệu TiO2, Fe-TiO2/diatomit
• 9.1.3. Kết quả phân tích XRD của hệ Fe-TiO2/diatomit
• 9.1.4. Ảnh SEM của hệ Fe-TiO2/diatomit
• 9.1.5. Phổ EDX của hệ Fe-TiO2/diatomit
• 9.1.6. Phổ IR của hệ Fe-TiO2/diatomit
• 9.1.7. Kết quả phân tích đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ nitơ (BET) của hệ Fe-TiO2/diatomit
• 9.1.8. Kết quả đặc trưng vật liệu inmenit biến tính
• 9.1.9. Kết quả ICP-MS của vật liệu inmenit
• 9.1.10. Giản đồ XRD của inmenit biến tính
• 9.1.11. Ảnh SEM của inmenit biến tính
• 9.1.12. Phổ EDX của hệ inmenit
• 9.1.13. Kết quả phân tích đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ nitơ (BET) của hệ inmenit
• 9.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG PHÂN HỦY PHẨM MÀU VÀNG HỮU CƠ SỬ DỤNG CÁC HỆ XÚC TÁC TỔNG HỢP ĐƯỢC
• 9.2.1. Kết quả nghiên cứu quá trình phân hủy phẩm màu vàng phân tán E-3G, vàng axit 2R và vàng hoạt tính 3RS sử dụng hệ xúc tác Fe-TiO2/diatomit
• 9.2.2. Ảnh hưởng của lượng vật liệu đến hiệu quả xử lý
• 9.2.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng H2O2
• 9.2.4. Ảnh hưởng của nguồn chiếu sáng
• 9.2.5. Kết quả khảo sát khả năng xử lý của vật liệu tái sinh
• 9.2.6. Kết quả nghiên cứu quá trình phân hủy phẩm màu vàng sử dụng hệ xúc tác inmenit biến tính
• 9.2.7. Ảnh hưởng của lượng xúc tác đến hiệu suất phân hủy E-3G
• 9.2.8. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH
• 9.2.9. Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng H2O2
• 9.2.10. Ảnh hưởng của nguồn chiếu sáng
• 9.2.11. Nghiên cứu ứng dụng quá trình quang Fenton sử dụng xúc tác inmenit biến tính để xử lý phẩm màu vàng phân tán E-3G, vàng axit 2R và vàng hoạt tính 3RS
• 9.3. BƯỚC ĐẦU THĂM DÒ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG XÚC TÁC ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM, LÀNG NGHỀ DƯƠNG NỘI, HÀ NỘI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về xúc tác Fe TiO2 Diatomit

Nghiên cứu chế tạo xúc tác Fe-TiO2-Diatomit nhằm xử lý các phẩm vàng hữu cơ trong nước đã được thực hiện với mục tiêu chính là phát triển một phương pháp hiệu quả và bền vững. Fe-TiO2 là một trong những vật liệu xúc tác quang hóa được sử dụng phổ biến nhờ vào khả năng phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ. Diatomit được chọn làm chất mang do tính chất hấp phụ tốt và khả năng tăng cường diện tích bề mặt của xúc tác. Việc kết hợp giữa Fe và TiO2 trên nền diatomit không chỉ giúp tăng cường hiệu suất xử lý mà còn tạo ra một hệ thống có khả năng tái sử dụng cao. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng việc sử dụng xúc tác quang hóa có thể giảm thiểu lượng bùn thải, một vấn đề lớn trong các phương pháp xử lý nước thải truyền thống.

II. Phương pháp chế tạo và đặc trưng vật liệu xúc tác

Quá trình chế tạo vật liệu xúc tác Fe-TiO2-Diatomit được thực hiện thông qua phương pháp sol-gel kết hợp nung. Phương pháp này cho phép kiểm soát tốt kích thước và hình dạng của các hạt xúc tác. Các vật liệu được đặc trưng bằng nhiều phương pháp như Powder X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) và Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX). Kết quả cho thấy rằng vật liệu có cấu trúc tinh thể ổn định và diện tích bề mặt lớn, điều này rất quan trọng cho hoạt tính xúc tác. Đặc biệt, việc biến tính inmenit cũng được thực hiện để tạo ra một loại xúc tác mới có khả năng hoạt động dưới ánh sáng khả kiến, mở rộng khả năng ứng dụng trong xử lý nước thải.

III. Khảo sát hoạt tính xúc tác trong xử lý phẩm vàng hữu cơ

Nghiên cứu đã tiến hành khảo sát hoạt tính của xúc tác Fe-TiO2-Diatomit trong quá trình phân hủy các phẩm vàng hữu cơ như vàng axit 2R, vàng hoạt tính 3RS và vàng phân tán E-3G. Kết quả cho thấy rằng xúc tác này có khả năng phân hủy hiệu quả các phẩm màu này dưới điều kiện ánh sáng UV. Các yếu tố như pH, nồng độ H2O2 và lượng xúc tác đều ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý. Cụ thể, việc tối ưu hóa các điều kiện này đã dẫn đến việc tăng cường đáng kể hiệu suất phân hủy, cho thấy tiềm năng ứng dụng của xúc tác trong xử lý nước thải dệt nhuộm.

IV. Đánh giá hiệu quả và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy xúc tác Fe-TiO2-Diatomit không chỉ có hiệu suất cao trong việc xử lý phẩm vàng hữu cơ mà còn có khả năng tái sinh tốt. Điều này có nghĩa là vật liệu có thể được sử dụng nhiều lần mà không làm giảm hiệu quả xử lý. Việc ứng dụng xúc tác này trong thực tiễn có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước, đồng thời tiết kiệm chi phí cho các nhà máy xử lý nước thải. Nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các vật liệu xúc tác khác, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm trong môi trường nước.