Nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng vật liệu sét chống Ti cấy thêm Ce trong xử lý nước thải dệt nhuộm

• Tác giả: Hoàng Thu Trang
• 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 tổng hợp, đặc trưng cấu trúc vật liệu sét chống Ti cấy thêm Ce và ứng dụng làm xúc tác cho quá trình xử lý màu trong nước thải dệt nhuộm
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Vật liệu TiO2 nano và TiO2 nano biến tính
• 1.2. Vật liệu TiO2 (Titan đioxit)
• 1.3. Vật liệu TiO2 nano biến tính
• 1.4. Cơ chế quang xúc tác của TiO2 nano trong xử lý chất ô nhiễm
• 1.5. Phương pháp sol-gel điều chế TiO2 nano biến tính
• 1.6. Giới thiệu về bentonite và bentonite chống Titan cấy thêm Ce
• 1.7. Bentonite chống kim loại
• 1.8. Vật liệu bentonite chống Titan cấy thêm Ce
• 1.9. Giới thiệu về phẩm nhuộm
• 1.10. Phân loại thuốc nhuộm. Xử lý nước thải dệt nhuộm
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Hóa chất và dụng cụ, trang thiết bị thí nghiệm
• 2.2. Dụng cụ và trang thiết bị
• 2.3. Tổng hợp vật liệu
• 2.4. Tổng hợp TiO2 nano
• 2.5. Tổng hợp TiO2 nano cấy thêm Ce
• 2.6. Tổng hợp bentonite chống Ti pha tạp Ce
• 2.7. Xác định một số tính chất cơ bản của bentonit-Na
• 2.8. Xác định dung lượng trao đổi cation (CEC)
• 2.9. Xác định độ trương nở. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu
• 2.10. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD– X–Rays Diffraction)
• 2.11. Phương pháp phổ hấp thụ UV-Vis
• 2.12. Phổ hồng ngoại (IR)
• 2.13. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.14. Phương pháp tán xạ năng lượng tia X (EDX-Energy-dispersive X-ray spectroscopy)
• 2.15. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ – giải hấp phụ N2
• 2.16. Khảo sát khả năng xử lý nước thải dệt nhuộm của vật liệu
• 2.17. Chuẩn bị dung dịch
• 2.18. Đường chuẩn xác định nồng độ phẩm nhuộm
• 2.19. Khảo sát khả năng xử lý phẩm màu của vật liệu TiO2 và TiO2 cấy thêm Ce
• 2.20. Khảo sát khả năng xử lý phẩm màu của vật liệu bentonite chống Ti cấy thêm Ce
• 2.21. Đánh giá hiệu xuất xử lý phẩm màu của vật liệu
• 2.22. Thuốc nhuộm dùng trong thí nghiệm
• 2.23. Nguồn sáng mô phỏng ánh sáng khả kiến
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả nghiên cứu cấu trúc vật liệu của TiO2 nano và TiO2 cấy thêm Ce
• 3.2. Kết quả phổ nhiễu xạ tia X
• 3.3. Kết quả phổ UV- Vis
• 3.4. Kết quả phổ tán xạ năng lượng EDX
• 3.5. Kết quả nghiên cứu cấu trúc vật liệu bentonite chống Ti cấy thêm Ce
• 3.6. Kết quả phổ nhiễu xạ tia X
• 3.7. Kết quả phổ UV- Vis
• 3.8. Kết quả phổ tán xạ năng lượng EDX
• 3.9. Cấu tạo bề mặt sét hữu cơ qua kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 3.10. Kết quả ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM
• 3.11. Diện tích bề mặt riêng của bentonit và Bent-TiO2-Ce-450 (Bent 1)
• 3.12. Kết quả khảo sát khả năng xử lý phẩm màu của TiO2 cấy thêm Ce và bentonite chống Ti cấy thêm Ce
• 3.13. Ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý phẩm của vật liệu TiO2-0,40%Ce-450 và Bent 1
• 3.14. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến khả năng xử lý phẩm của vật liệu TiO2-0,40%Ce-450 và Bent 1
• 3.15. Ảnh hưởng của thành phần vật liệu xúc tác đến khả năng xử lý phẩm màu
• 3.16. Khả năng xử lý phẩm trong bóng tối của vật liệu
• 3.17. Khả năng oxi hóa các hợp chất hữu cơ của vật liệu xúc tác
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu vật liệu sét chống Ti cấy thêm Ce

Nghiên cứu vật liệu sét chống Ti cấy thêm Ce là một lĩnh vực quan trọng trong việc xử lý nước thải dệt nhuộm. Vật liệu này không chỉ giúp cải thiện hiệu quả xử lý mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Titan dioxit (TiO2) là một trong những chất xúc tác quang phổ biến, nhưng hoạt tính của nó thường bị hạn chế bởi năng lượng vùng dẫn cao. Việc cấy thêm Ce vào TiO2 có thể cải thiện đáng kể hoạt tính xúc tác của vật liệu này.

1.1. Vật liệu TiO2 và vai trò của Ce trong xử lý nước thải

TiO2 là một chất xúc tác quang có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm trong nước. Tuy nhiên, hoạt tính của nó chỉ phát huy dưới ánh sáng UV. Việc cấy thêm Ce vào TiO2 giúp mở rộng khả năng hoạt động của nó trong vùng ánh sáng khả kiến, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm.

1.2. Tầm quan trọng của việc xử lý nước thải dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm chứa nhiều chất độc hại, khó phân hủy và có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường. Việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp xử lý hiệu quả là cần thiết để bảo vệ nguồn nước và sức khỏe cộng đồng.

II. Thách thức trong việc xử lý nước thải dệt nhuộm hiện nay

Xử lý nước thải dệt nhuộm gặp nhiều thách thức do tính chất phức tạp của các hợp chất hữu cơ có trong nước thải. Các phương pháp truyền thống thường không đạt hiệu quả cao, dẫn đến việc cần thiết phải phát triển các vật liệu mới có khả năng xử lý tốt hơn.

2.1. Các hợp chất độc hại trong nước thải dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm chứa nhiều hợp chất hữu cơ độc hại như phẩm nhuộm, hóa chất tẩy rửa và các chất phụ gia khác. Những hợp chất này không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

2.2. Hạn chế của các phương pháp xử lý truyền thống

Các phương pháp xử lý nước thải truyền thống như lắng, lọc hay hóa lý thường không đủ hiệu quả trong việc loại bỏ các hợp chất hữu cơ phức tạp. Điều này dẫn đến việc cần thiết phải tìm kiếm các giải pháp mới, hiệu quả hơn.

III. Phương pháp tổng hợp vật liệu sét chống Ti cấy thêm Ce

Phương pháp tổng hợp vật liệu sét chống Ti cấy thêm Ce bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc chuẩn bị nguyên liệu đến quá trình tổng hợp và kiểm tra tính chất của vật liệu. Các phương pháp này cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả cao nhất.

3.1. Quy trình tổng hợp TiO2 nano cấy thêm Ce

Quy trình tổng hợp TiO2 nano cấy thêm Ce thường sử dụng phương pháp sol-gel, cho phép kiểm soát tốt kích thước và hình dạng của hạt TiO2. Quá trình này bao gồm các bước như thủy phân, ngưng tụ và nung để tạo ra vật liệu có tính chất quang xúc tác tốt.

3.2. Tổng hợp bentonite chống Ti cấy thêm Ce

Bentonite là một loại vật liệu sét có khả năng hấp phụ tốt. Việc kết hợp bentonite với TiO2 cấy thêm Ce không chỉ cải thiện khả năng xử lý mà còn giúp dễ dàng thu hồi vật liệu sau khi sử dụng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu sét chống Ti cấy thêm Ce có khả năng xử lý nước thải dệt nhuộm hiệu quả. Các thí nghiệm cho thấy hiệu suất xử lý cao, đặc biệt là trong điều kiện ánh sáng khả kiến.

4.1. Hiệu suất xử lý phẩm màu trong nước thải

Các thí nghiệm cho thấy vật liệu TiO2 cấy thêm Ce có khả năng xử lý phẩm màu trong nước thải dệt nhuộm lên đến 90%. Điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng của vật liệu trong thực tiễn.

4.2. Ứng dụng trong công nghiệp dệt nhuộm

Vật liệu này có thể được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dệt nhuộm, giúp giảm thiểu ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước thải trước khi thải ra môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về vật liệu sét chống Ti cấy thêm Ce mở ra nhiều triển vọng trong việc xử lý nước thải dệt nhuộm. Việc phát triển và tối ưu hóa các vật liệu này sẽ góp phần quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

5.1. Tương lai của vật liệu sét chống Ti cấy thêm Ce

Với những ưu điểm vượt trội, vật liệu sét chống Ti cấy thêm Ce có thể trở thành giải pháp hiệu quả cho vấn đề xử lý nước thải trong tương lai. Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc cải thiện tính chất và khả năng ứng dụng của vật liệu.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và đánh giá hiệu quả của vật liệu trong các điều kiện thực tế khác nhau, nhằm nâng cao khả năng ứng dụng trong ngành công nghiệp.