Luận văn thạc sĩ: Khả năng xử lý anion asen, photphat, cromat của vật liệu MnO2 kích thước nanomet trên nền pyroluzit

• Tác giả: Syamphone Keojampa
• Người hướng dẫn: Gs. Nguyễn Trọng Uyển
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
• Đề tài: Tổng Hợp Và Đánh Giá Khả Năng Xử Lý Anion Asen, Photphat, Cromat Của Vật Liệu MnO2 Kích Thước Nanomet Trên Nền Pyroluzit
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu chung về asen, photphat, cromat
• 1.2. Các phương pháp xử lí asen, photphat, cromat
• 1.2.1. Các phương pháp xử lý asen
• 1.2.2. Các phương pháp xử lý photphat
• 1.2.3. Phương pháp xử lý cromat
• 1.3. Giới thiệu chung về pyroluzit
• 1.4. Khả năng hấp phụ asen của sắt hyđroxit/oxit và khả năng ứng dụng làm vật liệu hấp phụ
• 1.5. Cơ chế hấp phụ asen, photphat, cromat của mangan dioxit
• 1.6. Công nghệ nano và ứng dụng trong xử lý môi trường
• 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Ý tưởng và phương pháp tạo vật liệu mới. Các phương pháp vật lý xác định đặc trưng vật liệu
• 2.1.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD)
• 2.1.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 2.1.3. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET)
• 2.1.4. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng (EDS)
• 2.1.5. Phương pháp xác định pH tại điểm đẳng điện PZC
• 2.1.6. Phương pháp phân tích nhiệt (TG, DTA, DTG)
• 2.1.7. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)
• 2.1.8. Phương pháp phổ huỳnh quang tia X (XRF)
• 2.1.9. Phương pháp phổ tán xạ Raman
• 2.1.10. Phương pháp xác định một số chỉ tiêu môi trường nước
• 2.1.11. Phương pháp trắc quang (UV-Vis)
• 2.2. Các phương pháp xác định hàm lượng asen, phốt phát, cromat
• 2.2.1. Phương pháp hóa lý
• 2.2.2. Phương trình LANGMUIR
• 2.2.3. Phương trình FRENDLICH
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM
• 3.1. Hoá chất và dụng cụ
• 3.2. Tổng hợp vật liệu MnO2 kích cỡ nanomet trên chất mang silicagen, laterit, pyroluzit. Chuẩn bị vật liệu nền. Tổng hợp hệ keo MnO2
• 3.3. Chế tạo vật liệu M1, M2
• 3.4. Khảo sát hình thái và cấu trúc liệu
• 3.5. Khảo sát khả năng hấp thụ asen, photphat của vật liệu
• 3.5.1. Hấp phụ asen
• 3.5.2. Hấp phụ photphat
• 3.5.3. Hấp phụ cromat
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Nghiên cứu đặc tính và cấu trúc vật liệu
• 4.1.1. Khảo sát kích thước hạt nano MnO2
• 4.1.2. Khảo sát cấu trúc bề mặt silicagen và pyroluzit trước khi phủ
• 4.1.3. Khảo sát cấu trúc về mặt vật liệu M1
• 4.1.4. Khảo sát cấu trúc về mặt vật liệu M2
• 4.1.5. Phổ XRD của vật liệu M1 và vật liệu M1 nung tại các nhiệt độ khác nhau
• 4.1.6. Phổ EDS của vật liệu M1
• 4.2. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu
• 4.2.1. Hấp phụ tĩnh
• 4.2.2. Nghiên cứu khả năng ứng dụng của vật liệu
• 4.2.2.1. Hấp phụ động
• 4.2.3. Đề xuất cơ chế hấp phụ asen giả định
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về khả năng xử lý anion asen photphat cromat

Ô nhiễm nước do anion asen, photphat và cromat đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng trong môi trường hiện nay. Các chất này không chỉ gây hại cho sức khỏe con người mà còn ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Việc tìm kiếm các phương pháp xử lý hiệu quả là rất cần thiết. Vật liệu MnO2 kích thước nanomet đã được nghiên cứu và cho thấy khả năng hấp phụ tốt đối với các anion này. Nghiên cứu này sẽ trình bày tổng quan về các phương pháp xử lý và ứng dụng của vật liệu này trong việc xử lý ô nhiễm nước.

1.1. Tình trạng ô nhiễm anion asen photphat cromat hiện nay

Ô nhiễm anion asen, photphat và cromat đang gia tăng do hoạt động công nghiệp và nông nghiệp. Nguồn nước ngầm, đặc biệt ở các vùng nông thôn, thường bị ô nhiễm nặng nề. Theo thống kê, nhiều giếng khoan có nồng độ asen vượt quá tiêu chuẩn cho phép, gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng.

1.2. Tác động của ô nhiễm anion đến sức khỏe con người

Anion asen, photphat và cromat có thể gây ra nhiều bệnh lý nghiêm trọng, bao gồm ung thư và các bệnh về da. Việc tiếp xúc lâu dài với các chất này có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của người dân.

II. Vật liệu MnO2 kích thước nanomet và khả năng xử lý

Vật liệu MnO2 kích thước nanomet đã được chứng minh là có khả năng hấp phụ cao đối với các anion độc hại như asen, photphat và cromat. Với diện tích bề mặt lớn và cấu trúc nano, vật liệu này có thể tương tác hiệu quả với các ion trong nước, từ đó giảm thiểu nồng độ ô nhiễm.

2.1. Đặc điểm và tính chất của vật liệu MnO2

MnO2 có cấu trúc tinh thể đặc biệt và tính chất hóa học ổn định, giúp nó trở thành một vật liệu lý tưởng cho việc xử lý ô nhiễm nước. Các nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu này có khả năng hấp phụ cao đối với các anion độc hại, nhờ vào khả năng tạo liên kết với các ion trong nước.

2.2. Cơ chế hấp phụ của MnO2 đối với anion

Cơ chế hấp phụ của MnO2 đối với anion asen, photphat và cromat chủ yếu dựa trên các phản ứng hóa học và tương tác vật lý. Vật liệu này có thể tạo ra các liên kết ion với các anion, từ đó làm giảm nồng độ của chúng trong nước.

III. Phương pháp nghiên cứu khả năng xử lý của MnO2

Nghiên cứu khả năng xử lý anion asen, photphat và cromat bằng vật liệu MnO2 kích thước nanomet được thực hiện thông qua các phương pháp thí nghiệm khác nhau. Các phương pháp này bao gồm phân tích hóa lý, khảo sát khả năng hấp phụ và đánh giá hiệu suất xử lý.

3.1. Phương pháp tổng hợp vật liệu MnO2

Vật liệu MnO2 được tổng hợp thông qua các phương pháp hóa học, đảm bảo kích thước nanomet và tính chất hóa lý phù hợp. Quá trình tổng hợp được kiểm soát chặt chẽ để đạt được hiệu suất tối ưu trong việc xử lý ô nhiễm.

3.2. Phương pháp đánh giá khả năng hấp phụ

Khả năng hấp phụ của vật liệu MnO2 được đánh giá thông qua các thí nghiệm hấp phụ tĩnh và động. Các thông số như thời gian hấp phụ, nồng độ ban đầu và pH của dung dịch được kiểm soát để xác định hiệu suất xử lý.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu MnO2 kích thước nanomet có khả năng xử lý hiệu quả anion asen, photphat và cromat trong nước. Các thí nghiệm cho thấy rằng vật liệu này có thể giảm nồng độ các anion này xuống mức an toàn cho sức khỏe con người.

4.1. Hiệu suất xử lý anion asen photphat cromat

Các thí nghiệm cho thấy vật liệu MnO2 có thể giảm nồng độ asen, photphat và cromat xuống dưới mức cho phép. Hiệu suất xử lý đạt được là rất cao, cho thấy tiềm năng ứng dụng của vật liệu này trong thực tiễn.

4.2. Ứng dụng của MnO2 trong xử lý nước ô nhiễm

Vật liệu MnO2 kích thước nanomet có thể được ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước ô nhiễm, giúp cải thiện chất lượng nước và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Việc áp dụng công nghệ này có thể góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Nghiên cứu khả năng xử lý anion asen, photphat và cromat bằng vật liệu MnO2 kích thước nanomet đã mở ra hướng đi mới trong công nghệ xử lý nước. Với những kết quả khả quan, việc ứng dụng vật liệu này trong thực tiễn là rất khả thi và cần được tiếp tục nghiên cứu.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu MnO2 có khả năng xử lý hiệu quả các anion độc hại, góp phần bảo vệ sức khỏe con người và môi trường. Việc áp dụng công nghệ này có thể giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm nước hiện nay.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện hiệu suất xử lý của vật liệu MnO2 và mở rộng ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác nhau. Việc phát triển các công nghệ mới và cải tiến quy trình xử lý sẽ là cần thiết để đáp ứng nhu cầu bảo vệ môi trường.