———— —— 5 — —— — ——— | BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH KHOA HÓA HỌC KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP _TACH TITAN DIOXIT KÍCH CO NANO _ TỪ QUANG ILMENITE THỪA THIÊN - HUE BANG PHƯƠNG PHÁP KIEM - AXIT OXALIC CHUYEN NGANH: HOA VO CO Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Phương Giáo viên hướng dẫn: TS. Phan Thị Hoàng Oanh Tp. HCM, ngày 28 tháng 04 năm 2012 r I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I SVTH: Nguyễn Hoài Phương GVHD: TS. Phan Thi Hoàng Oanh Đề tải khóa luận nay được thực hiện tại tô bộ môn Hóa Lý.
Trường Đại học Sư Phạm Tp. Lời đầu tiên em xin chân thanh cảm on Cô Phan Thị Hoang Oanh, người đã tận tình hướng dẫn, theo đõi giúp dé và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất giúp em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô ở các Bộ môn đã tận tình giúp đỡ. cho em mượn sử dụng các thiết bị dụng cụ máy móc, tạo điều kiện cho em thực biện và hoàn thành khóa luận.HCM, ngày 28 tháng 04 năm 2012 SV Nguyễn Hoài Phương Trưởng Dại học Sư phạm Tp.
HCM Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hoài Phương GVHD: TS. Phan Thi Hoàng Oanh Mục lục Lời cảm ơn I Muc luc 2 Danh mục các bang và hình 5 DAT VAN DE 8 TOM TAT NOI DUNG KHOA LUAN 9 PHUONG PHAP NGHIEN CUU 9 CHUONG 1. Sơ lược về KHOAIE:THNIETHÌB:;:.58IKHö5HE, CAG đ6ïi. c2 C00060 10 02001240044165416418441154400448583180448a6 10 TU :2:|JÏIMETÌÑÕ ‹os:2y2ii461023102305011502120231/4311631565138348833885619581388:59335053884358585338358358853884 12 12.SữiEige về ứng Alipay của TIO cacansnnnnnaniinniitti04000440020014438440114388101338024086 13 E3.Mội số (hihicliitg0nlTNDBsnuansrinsssnniittitiiittttristottitgtitilttigietsst8gttiand 13 1.
Các dang tính thé của titean OXit. Sơ lược về kha năng xúc tác quang hóa của TiO;. Quá trình phân hủy oxi hóa bằng gốc tự do hydroxyl. Co ché hinh thanh gốc tự do hydroxyl trong qua trình quang xúc LÁC TÌ::ccooiistiioniiiiiiitgii8111231361312313843553335833883558138685583539553868888388558355585886 15 1.
Một số kỹ thuật tách TiO, tir Imenite. Phương pháp axit sunÍurIC. Phương pháp clo hóa - Quy trình hydroclorua Altair. THUC NGHIEM 20 II.
DỤNG CỤ - THIET BỊ VÀ HÓA CHÁTT. 20 II THUẾNG HH. Điều chế TiO, từ quặng ilmenite bang phương pháp sử dung kali HYCPORIU VA ARit ON ALIC'ssssccscsassssassscsssasssasnsasssoasssasssasscasavasssassanesssasisavassaasassisaives 20 Trưởng Dai hoc Sư phạm Tp. HCM Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hoài Phương GVHD: TS.
Phan Thị Hoàng Oanh II. Giai đoạn 1: chế hóa quặng ilmenite bằng kali hydroxyt. Giai đoạn 2: Chế hóa bang axit oxalic phan bánh lọc của giai Stipes Hh BfIRIETEES¿;o;sor:g0:0560200202729550226E233E671755110210125107301214001080089071807273 22 II. Giai đoạn 3: Thủy phan dung dich thu được.
Giai đoạn 4: Thu TiO, thành phẩm. Hoạt tính xúc tác quang hóa. Đường chuẩn cho dung dịch metylen xanh có nông độ từ 0 - 2 tJ101117 TT TH n1 n1 nà. Thử sơ bộ hoạt tính xúc tác quang hóa của sản pham TiO, trong Việc AW MY M€G/lEBIXABÍ:ipnniosiiiininiiotiiiiiit44003131401381616558383833553385383888583 23 1.
Thử sơ bộ hoạt tinh sản phẩm TiO, trong việc xử lý thuốc nhuộm xanh nguồn gốc công nghiệp. KET QUA VA THẢO LUAN 26 III. Khao sát các hướng dé xuất trong quá trình thủy phân và dé xuất quy trình tách ilmenite có sửa đôi dựa trên quy trình của Aly, Nayl, Liu và các cộng sự. Thêm dung dịch KOH vào dung dịch lọc B.
KếttiRilogilbôibftaxittolliEceasasaoaaanni-n-nnin-nnnininnnnntiennsnn 30 III. Đề xuất quy trình tách ilmenite có sửa đổi dựa trên quy trình của Aly, Nay], Lint Và CÁC CỘNG SỰ :ccoocccpbitiotiiiniiii00310210113312413156116515665565156318538588856858588 32 III. Quy trình đề nghị trong sản xuất quy mô công nghiệp. Khao sát các yếu tô ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi titan dioxit trong giai đoạn chế hóa quặng ilmenite bằng KOH.
Tỉ lệ khôi lượng KOH: Ilmenite.- 2-22 225522 5s£2zc2zzczzzcszc- 36 III. Ảnh hưởng của thời gian chế hóa.---55ccc vs cvcccczserzrrvee 38 III. Anh hưởng của nông độ KOH .ecceccs cssseesosessneeeseeesceeeceeessseesseecnses 40 II. Khảo sát điều kiện nung ảnh hưởng đến kích thước của hạt titan dioxit.
Hoạt tính xúc tác quang hóa trong việc phân hủy metylen xanh. 44 Trưởng Dại học Sư phạm Tp. HCM Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hoài Phương GVHD: TS. Phan Thi Hoàng Oanh HI.
Đường chuẩn dung dịch metylen xanh nông độ từ 0-2ppm. Khảo sát hoạt tính xúc tác quang hóa của sản phẩm thu duge. Xử lý dung dịch metylen xanh. Xử lý thuốc nhuộm xanh nguồn gốc công nghiệp.
47 KET LUAN VA KIÊN NGHỊ 48 TAI LIEU THAM KHAO 50 PHU LUC 52 Trường Dai hoc Sư phạm Tp. HCM Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hoài Phương GVHD: TS. Phan Thi Hoàng Oanh Bảng 1.1: Thanh phan khoáng ilmenite Thừa Thiên - Hue. Một số thông số về các pha của TÌO;.
Bang pha dung dịch metylen xanh chiuẨH.-s<5e<55ee<cecseexexvee 23 Bang 3. Bing khảo sát ảnh hướng của tỉ lệ khối lượng KOH: ilmenite đến hiệu SAE tầ Rồi TÌ3antssbiobitiiotiiliitiBiG13031311311111315331431813338355331383884338335133333833383338030583 36 Bang 3. Két qua khảo sát anh hưởng hưởng của tỉ lệ khối lượng KOH: ilmenite đến hiện miirifiHiRDI TO sasccassasszzascceasscassacaassazssccsazsnzesazssumsasscasssssscsasssczsnassessezssccsosse 37 Bang 3. Bảng khảo sát ảnh hưởng của thời gian chế hóa với KOH đến hiệu suất (hi Rồi TÌỦpeiennitiinniitiioi00151011330033081030.
Bảng kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian chế hóa với KOH đến hhiGta Stadt thhte NOE TIO 0808888. Bang khảo sat ảnh hưỡng nồng độ KOH dén hiệu suất thu héi TiO). Bảng kết quả anh hưởng nông độ KOH đến hiệu suất thu hồi TiO,. Mật độ quang trung bình của các dung dịch metylen xanh chuẩn.
Bảng mật độ quang của các mẫu metylen xanh sau khi xử ly quang xúc NIE ED Láit1105160156615615615101563366535613668534655560956858653593336553555463856535gã56583845395g835g44565359ã385g5553995658685 47 Hình 1. Tinh quding [tentite ccccccccccccsccssessssscsscssessssscssessssssssessesssecssnesseasseneeseesseseses 12 Hình 1.2: Clee trúc title th8 TMCS sosssscsscasscssssssssaascsassvascsasssssonsconsessieanssassiessveanoeasons I3 Hinh 1.0 co sở T¡O;›-rutiÌe FT 11//////1//1///////.11 11117 14 2 Hii 1: O cơ số TÍÖ»GHGÍRBE:ocosonnnpaniiinnnnnnnnitilitiiiiiiiiiB00iSiiAS8008310818800860053i0 12 Hình 1. Sơ đồ quy trình sản xuất TiO, theo phương pháp axit sunftrie. 18 Trưởng Đại học Sư phạm Tp.
HCM Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hoài Phương GVHD: TS. Phan Thi Hoàng Oanh Hình 1. Mô hình cơ chế quá trình quang xúc tác trên chất bán dẫn Tì0;. Sơ đồ tách TiO, từ tinh quặng ilmenite theo Aly, Nayl, Liu và các cộng sự 48šö4354835483ã585886555465ã485846383588465383855538435586855365438554934889405383885855555585534869ã69554584385165ã38384855335385 21 Hình 2.
Mô hình xúc tác quang hóa xứ ly metylen XAHÌ,.eesSSs<<<ce<esss 24 Hình 2. Thuốc nhuộm xanh nguồn gốc công nghiệp).---«cs«55<5ssccs2 25 Hình 3. Chế hóa quặng ilmenite với KOHH.-os-cs<cceSceeceeceerrserxecrsrrsrre 26 Hình 3. Lọc chân không hỗn hợp sau khi chế hóa với KOH.-- 37 HINH: 3:5: BARN OCA :oitistit01040102161016510316141410561355163553365365556383865333853356855543853394459553558855 27 Hình 3.
Chế hóa bánh lọc A với axit 0XAÏẲC. Dung dich lọc P. HH nh HH HH KH HH HH KH HH HH nh ưy 28 Hình 3. Hi Hi ni ni ng ve 28 Hình 3.
Giản đồ XRD của mẫu THpH4-35()-4hh.-o- 5< ccsScsccseccscrsecsee 29 IHìN 3:8; KARA D hoà nggghuaiggbiiodtiidiitblGHG4H031G18804014G00483160614638403M83046114 30 Hình 3. Sản phẩm TiO? thu được (mau KTOx-350-4h mm. Giản đồ XRD của mẫu KTOx-350-4Ìh.--cccce«ccceeeeeeerrrkee 31 Hình 3.Sơ đồ quy trình tách TiO, được đề nghị trong phòng thí nghiệm. Sơ đồ quy trình tách TiO, được đề nghị trong công nghiệp.
Biểu đồ ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng KOH: ilmenite đến hiệu suất ein ROU ia BNÌT:guiirstiiiioiitiiotisiit031110113110301088103818583388158515331385388581363333488333835803 37 Hình 3. Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian chế hóa với KOHH.-- 39 đến Biện suftiRn:RlIHiGR GIIIecceecieriiiobtiittbitiitgitGI1111352631835863285580556585 39 Hình 3. Anh SEM của mẫu nung ở 350°C trong 4 giờ. Giản do XRD của mẫu nung ở 500 C trong 2h (mẫu KTOx-500-2h).
Giản đồ XRD của mẫu nung ở 450°C trong 1h30p (mẫu KTOx-450-1,5h) na na na ốc cố ca nan an 43 Trưởng Đại học Sư phạm Tp. HCM Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hoài Phương GVHD: TS. Phan Thi Hoàng Oanh Hình 3. Mẫu nung tại S0Ứ°C trong 2 giờ.14: Mẫu nung tại 450°C wong 1,5 gO rssecvesscsresssacsseaseracesacssasevesssaveosssssasovesons 44 Hình 3.
Đường chuẩn dung dich metylen xanh nông độ từ 0-2 ppm. Biểu dé thể hiện khả năng xúc tác quang hóa của sản phẩm TiO, theo HLỜI (HH. HH TH nh TH Thu nh Tu nh TH họ Họ Hi ii ii 01118 47 Trường Đại học Sư phạm Tp. HCM Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hoài Phương | GVHD: TS.
Phan Thi Hoàng Oanh DAT VAN DE Titan dioxit (TiO;), một trong những hợp chất quan trong của titan, có ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như: sản xuất sơn, chất phụ gia trong công nghiệp chế tạo sợi, chất déo, sim lốp ôtô. công nghiệp giấy. nhuộm in mau, ngành dược, gốm sứ, vật liệu chịu lửa, thuỷ tỉnh, công nghiệp điện tử, v. Sơn được làm từ titan dioxit phản chiếu tốt bức xạ hồng ngoại nên được ding rộng rãi trong ngành thiên văn học và các loại sơn bên ngoài [11].Dac biệt hiện nay sự nghiên cứu titan dioxit với kích thước nano với các ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực như: xúc tác qang hóa, xử lý nước thải bị ô nhiễm bởi các chất hữu co, diệt khuan, vật liệu tự làm sạch.
Chỉ bằng việc chiếu sáng, các nhả nghiên cứu nhận thấy các chất hữu cơ, các chất bân bị phân huỷ. Đặc biệt trong môi trường nước, đưới tác dụng của ánh sáng và sự có mặt của TiO›, các hợp chat 6 nhiễm dé dàng bị phân hủy. Tinh chất này được áp dụng làm sạch nước, không khí và điệt khuẩn. Ngoài ra với tính chất siêu thấm nước của TiO2, khi được pha vào sơn nó cho ra một loại sơn có khả năng tự làm sạch.
Thông thường, từ quặng ilmenite TiO, được điều chế bằng phương pháp axit sunfuric, axit clohydric với nồng độ cao ở giai đoạn đầu tiên. Tuy nhiên, phương pháp nay thải ra môi trường một lượng lớn chất thải, do đó tìm kiếm phương pháp hiệu quả dé tinh luyện quặng va ít gây ô nhiễm môi trường 1a một trong những nhiệm vụ đang được đặt ra. Gần day, dé thay thé phuong phap axit truyén théng, phuong phap kiém được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. Mặt khác, titan dioxit kích cở nano hiện nay thông thường được điều chế tir các tiên chat dat tiền như các alkoxide titan,.
do đó hiệu suất kinh tế là không cao. Do đó, chúng tôi đã chon đề tai: “TÁCH TITAN DIOXIT KÍCH CG NANO TỪ QUANG ILMENITE THỪA THIÊN - HUE BANG PHƯƠNG PHÁP KIEM - AXIT OXALIC”. Trưởng Dại học Sư phạm Tp. HCM Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Hoài Phương GVHD: TS.
Phan Thi Hoàng Oanh > Thứ 1, cũng là phần nghiên cứu chính của đẻ tài, nghiên cứu lại quy trình điều chế TiO, từ quặng ilmenite bằng phương pháp sử dụng KOH và axit oxalic, khảo sát anh hưởng của các yếu tô thực nghiệm trong giai đoạn phá hủy quặng ilmenite bằng dung dich KOH đến hiệu suất thu hồi TiO}: - Tilé khối lượng KOH: limenite. - Nong độ dung dịch KOH. - _ Thời gian phá hay quặng bang kiềm. > Thứ 2, thử hoạt tính xúc tác quang hóa của sản phẩm TiO, đối với việc phân hủy chất màu metylen xanh.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp kiém-oxalic nhằm tách titan oxit. - Phương pháp nhiều xạ tia X nhằm xác định thành phan pha của TiO;. - Phương pháp SEM nhằm xác định kích thước hình dang hạt TiO). - Phương pháp trắc quang xác định sự biến thiên nồng độ của metylen xanh và hàm lượng titan.