Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp
Mở ĐầU
Nớc là nguồn tài nguyên rất quan trọng trong cuộc sống của con ngời
cũng nh các loài động, thực vật khác. Hiện nay,ô nhiễm nguồn nớc là mối
quan tâm của mọi quốc gia trên thế giới. Với sự phát triển của khoa học kỹ
thuật và công nghệ, môi trờng sống của con ngời ngày càng bị ô nhiễm, ảnh h-
ởng trực tiếp đến đời sống và sức khỏe con ngời. Có rất nhiều loại chất gây ô
nhiễm nguồn nớc tồn tại cả ở dạng tan và không tan. Một trong những tác
nhân gây ô nhiễm nghiêm trọng về lâu dài cho sức khỏe con ngời đợc cả cộng
đồng thế giới lo ngại là kim loại nặng.
Nguồn nớc hiện nay đợc khai thác sử dụng chủ yếu là nớc ngầm. Nớc
ngầm thờng chứa các chất có hại cho sức khỏe của con ngời nh các kim loại,
hợp chất lu huỳnh, hợp chất nitơ, halogel và một số các hợp chất khác. Đặc
biệt kim lọai nặng là những nguyên tố có hại cho sức khỏe con ngời nh mần
ngứa, ung th
Các phơng pháp hóa học, hóa - lý đợc lựa chọn để xử lý nớc nh kết tủa,
hấp thụ, hấp phụ, trao đổi ion, oxi hóa khử, tạo phức, keo tụ, sa lắng, lọc màng
và thẩm thấu ngợc. Tùy trong yêu cầu cụ thể mà chọn phơng pháp xử lý đơn lẻ
hay tổ hợp. Nhu cầu về nớc sạch ngày càng tăng cả về chất lợng và số lợng.
Trong một vài năm tới chúng ta phải đảm bảo cho 80% dân số đợc sử dụng n-
ớc sạch. Do đó, việc lọai bỏ hoặc chuyển hóa các dạng tạp chất ra khỏi nguồn
nớc hoặc đa về dạng có nồng độ thấp trong giới hạn cho phép đang là vấn đề
cấp bách.
Dựa trên cơ sở phân tích trên đây, nhằm đẩy mạnh hớng công nghệ ứng
dụng vật liệu kích thớc nanomet và ứng dụng các loại sản phẩm đầy tiềm năng
này vào cuộc sống và sản xuất cũng nh sử dụng tài nguyên sẵn có ở trong nớc,
đề tàiNghiên cứu ứng dụng vật liệu nano MnO
2
, MnO
2
/cát thạch anh để xử

Nớc trên hành tinh phân bố không đều. Nớc tự nhiên tập trung phần lớn ở
biển và đại dơng, sau đó đến khối băng ở các cực rồi nớc ngầm. Nớc ngọt tầng
mặt chỉ chiếm tỷ lệ không đáng kể.
Nớc không ngừng vận động và chuyển trạng thái, tạo nên vòng tuần hoàn
của nớc trong sinh quyển: nớc bốc hơi, ngng tụ rồi ma. Nớc ma rơi xuống mặt
đất, một phần đọng lại trong các hồ, phần khác tạo nên dòng chảy bề mặt để
đổ ra biển.
Nớc cung cấp chính cho họat động của con ngời từ hai nguồn chính là nớc
mặt và nớc ngầm. Hai nguồn có liên quan đến nhau, mỗi nguồn có những đặc
trng riêng và có những u, nhợc điểm tuỳ vào mục đích sử dụng.
Nớc trên bề mặt trái đất ở dạng chảy hay dạng nớc lặng đợc coi là nớc mặt.
Nớc mặt là nớc trong sông hồ hoặc nớc ngọt trong vùng đất ngập nớc. Nớc
mặt đợc bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủy và chúng mất đi khi chảy
vào đại dơng, bốc hơi và thấm xuống đất.
Khoa Công nghệ Hóa 2 Lê Thị Ngà
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp
Nớc ngầm hay còn gọi là nớc dới đất, là nớc ngọt đợc chứa trong các lỗ
rỗng của đất hoặc đá. Nó cũng có thể là nớc chứa trong các tầng ngậm nớc
bên dới mực nớc ngầm. Nguồn cung cấp nớc cho nớc ngầm là nớc mặt thấm
vào tầng chứa, các nguồn thoát tự nhiên nh suối và thấm vào các đại dơng.

Nớc ngọt là nguồn tài nguyên tái tạo, tuy vậy mà việc cung cấp nớc ngọt và
sạch trên thế giới đang từng bớc giảm đi. Nhu cầu nớc đã vợt cung ở một vài
nơi trên thế giới, trong khi khoa học công nghệ, công nghiệp và dân số tăng
mạnh làm nhu cầu nớc tăng
Thực tế lợng nớc dự trữ trên trái đất không nhiều mà nhu cầu sử dụng lại
lớn. Để đáp ứng nhu cầu dùng nớc con ngời không ngừng tìm các nguồn nớc
mới và cách xử lý nguồn nớc. Nớc khai thác gồm hai loại có nguồn gốc khác
nhau là nớc mặt và nớc ngầm. Nớc mặt là nớc trong sông, hồ, ao, suối. Nớc
sông chảy qua nhiều vùng đất khác nhau vì thế lẫn nhiều tạp chất hàm lợng

ngày càng cao thì nhu cầu sử dụng nớc sinh họat ngày càng nhiều, tuy vậy,
những nguồn nớc đang sử dụng phần lớn không đạt tiêu chuẩn. Việt Nam là
một trong những nớc đang phải đối diện với sự ô nhiễm kim loại nặng ở nguồn
nớc một cách trầm trọng. Trong quá trình sinh họat hàng ngày, dới tốc độ phát
triển nh hiện nay con ngời vô tình làm ô nhiễm nguồn nớc bằng các hóa chất,
chất thải từ các nhà máy, xí nghiệp. Các đơn vị, cá nhân sử dụng nớc ngầm d-
ới hình thức khoan giếng, sau khi ngng sử dụng không bịt kín các lỗ khoan lại
làm cho nớc bẩn chảy lẫn vào làm ô nhiễm nguồn nớc ngầm. Các nhà máy xí
nghiệp xả khói bụi công nghiệp làm ô nhiễm không khí, khi trời ma, các chất
ô nhiễm sẽ lẫn vào trong nớc ma cũng góp phần làm ô nhiễm nguồn nớc. [3]
Do có tác động của nhân sinh, quá trình phát triển, sự tiến bộ mạnh mẽ của
khoa học kỹ thuật cũng nh tình trạng dân số tăng nhanh Kéo theo đó là hệ
lụy ô nhiễm môi trờng, đặc biệt là môi trờng nớc. Nớc tự nhiên bị nhiễm bẩn
bởi các chất khác nhau làm ảnh hởng xấu đến chất lợng của nớc. Các khuynh
hớng làm thay đổi chất lợng của nớc dới ảnh hởng hoạt động kinh tế của con
ngời là:
- Giảm độ pH của nớc ngọt do ô nhiễm bởi H
2
SO
4
, HNO
3
từ khí quyển, tăng
hàm lợng SO
4
2-
, NO
3
-
trong nớc.

2+
) . Với hàm l-
ợng nhỏ thì Mangan có lợi cho sức khoẻ. Tuy nhiên, nếu Mangan có hàm lợng
cao sẽ gây ảnh hởng đến một số cơ quan nội tạng trong cơ thể. Nếu có trong
nớc có nhiều Mangan thì khi tiếp xúc với oxy, Mangan sẽ bị oxy hoá tạo nên
dioxit mangan (MnO
2
) làm nớc có màu nâu đen và gây mùi tanh kim loại.
Khoa Công nghệ Hóa 5 Lê Thị Ngà
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp
Ngoài ra, khi Mangan có mặt trong nớc gặp Clo thì cũng tạo kết tủa cặn bám
dioxit mangan và có thể gây tắc đờng ống. [4]
Mangan và sức khoẻ mọi sinh vật đều phải cần Mangan để tồn tại và phát
triển. Mangan là nguyên tố đóng vai trò thiết yêu trong tất cả các dạng sống.
Trong cơ thể ngời, Mangan duy trì sự hoạt động của một số men quan
trọng và tăng cờng quá trình tạo xơng. Hằng ngày, mỗi ngời trởng thành cần
2-5mg mangan. Mangan có nhiều trong ngũ cốc còn nguyên vỏ cám (gạo, bột
mỳ), trong các loại rau, quả Mangan cũng có một lợng đáng kể. Do nguồn
cung cấp Mangan khá phong phú và nhu cầu không cao hầu nh không ai bị
thiếu Mangan. Tuy nhiên, trong quá trình sinh hoạt sử dụng nguồn nớc nhiễm
Mangan cao có thể gây ngộ độc mangan, gây rối loại hoạt động thần kinh.
Những ngời dễ nhiễm độc Mangan là trẻ em, ngời già và phụ nữ có thai và
những ngời mắc bệnh về gan, mật.
1.1.4.2. Tình hình ô nhiễm Mangan
Một nghiên cứu mới đấy về nớc ngầm tại đồng bằng sông Hồng cho thấy
nguồn nớc ngầm ở miền Bắc Việt Nam bị ô nhiễm kim loại nặng nói chung,
Mangan nói riêng ở mức độ rất cao gây nguy hiểm cho ngời sử dụng.
Trong hơn 10 năm qua các nhà khoa học thế giới đã nhận thấy rằng tình
hình ô nhiễm kim loại nặng trong đó có nguyên tố Mangan nói riêng ngày
càng gia tăng. Đặc biệt là ở các quốc gia nh: ấn Độ, Đài Loan, Arhentina,

chất này trong cơ thể và tác động rất nguy hiểm với thần kinh và sự phát triển
trí tuệ, nhất là ở trẻ nhỏ. Những nguồn nớc có hàm lợng Mangan vợt quá mức
cho phép sẽ sinh ra lợng vi khuẩn lớn ảnh hởng đến đờng ruột. Nếu vợt hàm l-
ợng này sẽ gây độc hại cho cơ thể thông qua cơ chế gây độc tới nguyên sinh
chất của tế bào. Đặc biệt là tác động lên hệ thần kinh trung ơng, gây tổn thơng
thận, bộ máy tuần hoàn phổi, ngộ độc nặng gây tử vong.[8,9]
1.2. GIảI PHáP Xử Lý KIM LOạI NặNG$ %&
Giải pháp loại bỏ kim loại nặng, đặc biệt là Mangan để nớc đạt tiêu
chuẩn an toàn sức khoẻ lầ cần thiết. Trên thế giới có 4 loại hình công nghệ
đang đợc áp dụng là : trao đổi ion, oxy hoá, hấp phụ và đồng kêt tủa.
'())*+,#
Trong phơng pháp oxi hóa thờng sử dụng các chất oxi hóa mạnh nh: Cl
2
,
KMnO
4
và H
2
O
2
, hiện đợc sử dụng rộng rãi ở Việt Nam. Nhợc điểm của ph-
ơng pháp này là cần bổ sung thêm tác nhân oxi hóa.
Khoa Công nghệ Hóa 7 Lê Thị Ngà
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp
- Phơng pháp oxi bằng oxi không khí:
Bản chất của phơng pháp là sự oxi hoá ion Me
2+
(Me
n+
là các ion kim loại

3+

2Me
2+
+ Cl
2
+ 6 H
2
O = 2Me(OH)
3
+ 6H
+
.
- Oxi hóa Me
2+
bằng KMnO
4
:
Me
2+
+ KMnO
4
+ 7H
2
O = 3Me(OH)
3
+MnO
2
+ K
+

.
Phản ứng oxi hoá Me bằng ClO
2
xẩy ra rất nhanh, nhất là khi pH > 7.
- Oxi hóa Me bằng ozon:
Ozon là chất oxi hoá mạnh mà ngời ta có thể sử dụng để oxi hoá Me
2+
, nh-
ng cũng cần phải tính đến hiệu ứng phụ. Kết tủa đợc hình thành trong quá
trình oxi hoá có thể kết hợp với bọt khí ozon và nổi lên mặt nớc gây khó khăn
cho việc lắng lọc.
'())-./0#
Kỹ thuật đồng kết tủa kim loại dới dạng hidroxit hoặc các hợp chất của
chúng đợc sử dụng phổ biến nhất để thu hồi kim loại từ dung dịch.
Khoa Công nghệ Hóa 8 Lê Thị Ngà
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp
Các tác nhân đồng kết tủa thông dụng là xút và vôi. Tuy nhiên, kết tủa
hidroxit khá phân tán nên khó thu hồi bằng cách lọc hay sa lắng. Để tách lọc
thuận lợi ngời ta thêm vào tác nhân keo tụ, tuyển nổi dới dạng polymer điện li.
Nhợc điểm của kỹ thuật này là quá trình kết tủa hidroxit chỉ là khâu xử lý sơ
bộ vì không thể xử lý triệt để, lợng bùn thải sinh ra lớn và khó quay vòng, giai
đoạn làm khô lâu và khá đắt.
So với kỹ thuận đồng kết tủa hidroxit, kết tủa dới dạng muối cacbonat thu
đợc kết tủa đồng nhất hơn khi tiến hành ở pH= 8-9, do đó dễ thu hồi kết tủa
bằng cách lọc hay gạn. Phơng pháp này bị hạn chế bởi một số muối cacbonat
kim loại có tích số tan lớn nên hiệu quả tách loại thấp. Vì vậy, kỹ thuật kết tủa
cacbonat ít thông dụng hơn kết tủa dạng hidroxit. Hiện tợng bão hòa và tạo
phức cũng làm giảm hiệu quả xử lý. Để khắc phục, ngời ta làm tăng số mầm
kết tủa bằng cách đa cát mịn hoặc CaCO
3

- Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên : axit humic của đất (chất
mùn).
- Các chất trao đổi ion tổng hợp gồm polymer hữu cơ đợc gắn các nhóm có
khả năng trao đổi ion nh : RSO
3
H, RCOOH, ROH, RPO
3
H Phơng pháp này
có u điểm:
Cho phép thu hồi chất có giá trị với mức độ làm sạch cao.
Thiết bị vận hành đơn giản.
Vật liệu có thể tái sinh đợc nhiều lần.
Trong thực tế nhựa trao đổi ion cần đến 60% thể tích bình chứa và 40%
còn lại là thể tích dung dịch đi vào. Do vậy phơng pháp này phù hợp cho quy
trình sản xuất nhỏ, còn với quy trình sản xuất lớn bị hạn chế và quá trình xử lí
cao.
'())))2
Khi xem xét các quy trình công nghệ xử lý nớc, ngời ta chú ý nhiều đến
phơng pháp hóa lý. Phơng pháp hấp phụ là một phơng pháp hóa lý thông
dụng, đợc biết từ xa xa, nh việc lọc nớc bằng than, cát, đá, sỏi mà trớc đây
con ngời đã xây dựng thành nền kỹ thuật lọc nớc sạch phục vụ đời sống.
Nớc bị ô nhiễm thờng chứa nhiều loại chất tan khác nhau, khó tách lọc
bằng những phơng pháp thông thờng, nhng dùng phơng pháp hóa lý hấp phụ
thì có thể đạt hiệu quả xử lý cao hơn, trong nhiều giai đoạn của các quy trình
công nghệ xử lý nớc, ta có thể thấy không thể thiếu đợc vai trò của chất hấp
phụ. Ngời ta thờng sử dụng các loại chất hấp phụ nh: than hoạt tính, than
Khoa Công nghệ Hóa 10 Lê Thị Ngà
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp
củi, để xử lý; còn đối với các chất tan phân cực nh các ion kim loại, cation
kim loại kiềm thổ (Ca

- Là oxit đa hóa trị, xúc tác cho quá trình oxi hóa
- Dễ biến tính, phủ bề mặt nên có diện tích bề mặt lớn
- Độ cứng cao và độ mài mòn thấp nên dễ dàng sử dụng, triển khai với quy mô
lớn
- Không khó khăn trong việc chế tạo, nguồn nguyên liệu phong phú.
Việc nghiên cứu tách loại kim loại nặng cho nớc sinh hoạt ở trong nớc đã
bắt đầu từ lâu, nhng nhìn chung cha có một công nghệ và vật liệu nào tỏ ra có
Khoa Công nghệ Hóa 11 Lê Thị Ngà
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp
u thế vợt trội trong việc xử lý kim lọai nặng ở quy mô gia đình cũng nh quy
mô công nghiệp.
34(56789/0#)())))2
1.2.5.1 Khái niệm chung
Hấp phụ là phơng pháp tách chất, trong đó các cấu tử từ hỗn hợp lỏng hoặc
khí hấp phụ trên bề mặt chất rắn, xốp.
Chất hấp phụ: Chất có bề mặt trên đó xảy ra sự hấp phụ.
Chất bị hấp phụ: Chất đợc tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ.
Pha mang: Hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ.
Quá trình giải hấp là quá trình đẩy chất bị hấp phụ ra khỏi bề mặt chất hấp
phụ. Khi quá trình hấp phụ đạt trạng thái cân bằng thì tốc độ hấp phụ bằng tốc
độ giải hấp.
1.2.5.2. Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học
Hấp phụ vật lý gây nên bởi lực VanderWalls, liên kết này yếu, dễ bị phá
vỡ. Hấp phụ hóa học tạo thành lực liên kết hóa học giữa bề mặt chất hấp phụ
và phần tử chất bị hấp phụ, liên kết này tơng đối bền và khó bị phá vỡ.
Thông thờng, trong quá trình hấp phụ sẽ xảy ra đồng thời cả hai quá trình
trên. Trong đó, hấp phụ hóa học đợc coi là trung gian giữa hấp phụ vật
lý và phản ứng hóa học. Để phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học, ngời
ta đa ra một số chỉ tiêu so sánh sau:
- Hấp phụ vật lý có thể là đơn lớp hoặc đa lớp, hấp phụ hóa học chỉ là đơn lớp.

i
: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l).
C
f
: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l).
Cũng có thể biểu diễn đại lợng hấp phụ theo khối lợng chất hấp phụ trên
một đơn vị diện tích bề mặt chất hấp phụ
s : diện tích bề mặt riêng của chất hấp phụ
1.2.5.4. Phơng trình động học hấp phụ
Sự tích tụ chất hấp phụ trên bề mặt vật rắn gồm hai quá trình khuếch tán.
Trong đó quá trình các phần tử chất bị hấp phụ từ pha mang đến bề mặt vật
rắn khuếch tán ngoài. Nh vậy lợng chất bị hấp phụ trên bề mặt vật rắn sự phụ
thuộc vào hai quá trình khuếch tán. Tải trọng hấp phụ sẽ thay đổi theo thời
gian cho tới khi quá trình hấp phụ đạt cân bằng.
Khoa Công nghệ Hóa 13 Lê Thị Ngà
(C
i
- C
f
).V
q =
m
(C
i
- C
f
).V
q =
m.s
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp

dx
q =
dt
dx
r = = .(C
i
- C
f
) = k.(Q
max
- q)
dt
C
1
C
2
q
O
t
(C
i
- C
f
).V
q =
m
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp
m : khối lợng chất bị hấp phụ (g).
C
i

f
>> 1 thì q = Q
max
mô tả vùng bão hòa hấp phụ.
Khi nồng độ chất hấp phụ nằm giữa hai giới hạn trên thì đờng đẳng nhiệt
biểu diễn là một đoạn cong. Để xác định các hằng số trong phơng trình hấp
phụ đẳng nhiệt Langmuir có thể sử dụng phơng pháp đồ thị bằng cách đa ph-
ơng trình trên về phơng trình đờng thẳng:
Khoa Công nghệ Hóa 15 Lê Thị Ngà
b.C
f
q = Q
max
.
1 + b.C
i
C
f
1 1
= .C
f
+
q Q
max
Q
max
.b
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp

Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc C

sẽ xác định đợc các giá trị k,

Khoa Công nghệ Hóa 16 Lê Thị Ngà
q (mg/l)
q
max
O
C
f
C
f/q
N
tg
O
C
Đờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
Sự phụ thuộc của C
f
/q vào C
f
1
lgA= lgk + lgC
f
n
q (mg/g)
O
C
f
(mg/l)
M

t p h p h t s c a d ng cỏc lo i v t li u kớch th c nanomet ( 1nm = 10
-9
m) v cú cỏc tớnh ch t m i do hi u ng kớch th c qui inh, ú l s n
h m c a s l p ghộp cỏc chi ti t m c phõn t , v i kho ng cỏch v i
ph n tri u milimet, õy l cụng nghờ siờu nh v c coi l cụng ngh
c a th k 21. c tớnh c a nú khụng nh ng cho phộp thu nh cỏc thi t b ,
Khoa Công nghệ Hóa 17 Lê Thị Ngà
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp
mỏy múc m cũn giỳp cỏc nh khoa h c tỡm c gi i h n c n b n c a
s thu nh y.
Công nghệ nano bao gồm việc thiết kế, chế tạo và ứng dụng các cấu
trúc, thiết bị hay hệ thống ở kích thớc nanomet( 1nm = 10
-9
m)
Hình 4. Hình ảnh cấu trúc không gian của vật liệu nano
Về trạng thái của vật liệu ngời ta chia ra làm ba trạng thái rắn, lỏng,
khí. Vật liệu nano đợc tập trung nghiên cứu hiện nay chủ yếu là vật liệu rắn,
sau đó mới đến chất lỏng và khí.
1'())1A)
Vật liệu nano đợc chế tạo bằng hai phơng pháp:
- Phơng pháp từ trên xuống (top- down)
- Phơng pháp từ dới lên (bottom- up)
1.3.2.1. Phơng pháp từ trên xuống
Là phơng pháp tạo hạt kích thớc nano từ các hạt có kích thớc lớn hơn
Nguyên lý: Dùng kỹ thuật nghiền và biến để biến dạng vật liệu thể khối
với tổ chức hạt thô thành cỡ hạt kích thớc nano. Đây là các phơng pháp đơn
giản, rẻ tiền nhng rất hiệu quả, có thể tiến hành cho nhiều loại vật liệu với
kích thớc khá lớn( ứng dụng làm vật liệu kết cấu). Trong phơng pháp nghiền,
vật liệu ở dạng bột đợc trộn lẫn với những viên bi làm từ các vật liệu rất cứng
và đặt trong một cái cối. Máy nghiền có thể nghiền lắc, nghiền rung hoặc

BC>20#D7;#*
Nhờ vào kích thớc nhỏ, những cấu trúc nano có thể đóng gói chặt lại và
do đó làm tăng tỷ trọng trong gói. Tỷ trọng trong gói cao có các điểm lợi: tốc
độ xử lý và khả năng chứa thông tin tăng, có tiềm năng cho việc điều chế
những vật liệu với tỷ trọng cao và tỷ số của diện tích bề mặt trên thể tích cao.
Trong các ngành công nghiệp hiện nay, đã đa công nghệ nano vào ứng
dụng,tạo các sản phẩm có tính cạnh tranh nh sản xuất con chip có dung lợng
lớn, tốc độ xử lý nhanh
Khoa Công nghệ Hóa 19 Lê Thị Ngà
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp
Trong y học ngời ta sử dụng để đa các phân tử thuốc vào đúng các tế bào ung
th Nhiều loại thuốc,mỹ phẩm có chứa các loại hạt nano để làm thẩm mỹ và
bảo vệ da Đặc biệt trong lĩnh vực hóa học, các hạt nano còn đợc ứng dụng
vào việc giải quyết các vấn đề mang tính toàn cầu nh thực trạng ô nhiễm môi
trờng, sản xuất vật liệu cao cấp.
1.4. NGHIÊN CứU CHế TạO "E

kích thớc nano và "E

FE

xử lý
nớc nhiễm mangan
Từ lâu Mangan là nguyên tố đã đợc sử dụng rất rộng rãi ở nhiều lĩnh vực
nh: Vật liệu từ, vật liệu hấp phụ, vật liệu xúc tác ôxi hóa, xúc tác dị thể Mn
Ce, Mn Al
2
O
3
, Mn Zn Cr để ôxi hóa chọn lọc hợp chất độc hại trong

phát sinh trong quá trình phản ứng (Self Propagating High Temperature
Khoa Công nghệ Hóa 20 Lê Thị Ngà
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp
Synthesis Process) hay còn gọi là quá trình SHS hoặc quá trình tổng hợp đốt
cháy (Combustion Synthesis) để thực hiện phản ứng.
Hình 5. ảnh vi cấu trúc và hình thái học của mẫu MnO
2
Dung dịch Precursor là dung dịch muối mangan nitrat có độ sạch tinh
khiết, đợc trộn lẫn với một Polymer tan đợc trong nớc là polyvinyl alcohol
(PVA) có công thức (-CH
2
CHOH-)
n
, độ sạch tinh khiết . Các hoá chất đợc
lấy theo sự tính tỷ lợng mol giữa PVA và mangan nitrat và hoà tan trong một
lợng nớc cất thích hợp. Hỗn hợp dung dịch đợc gia nhiệt ở 70 - 80
o
C, dùng
máy khuấy từ khuấy liên tục cho đến khi một gel trong suốt đợc hình thành.
Tiếp theo là quá trình bốc hơi nhanh dung dịch nhớt PVA - mangan nitrat
trong điều kiện khuấy liên tục và bốc hơi đến khô ở khoảng nhiệt độ 150
0
C,
trong môi trờng ôxy hoá mạnh, khối phản ứng tự bùng cháy và thu đợc một
khối xốp. Khối xốp này đợc nghiền, xử lý nhiệt để nhận đợc sản phẩm cuối là
các đioxit mangan có kích thớc nanomet
H9 ! 5I + -*+ ##F4 # .
#*=
Để ứng dụng MnO
2

/SiO
2
theo sơ đồ khối sau:

Khoa Công nghệ Hóa 22 Lê Thị Ngà
J>KL=7
"M'NO
PQA)>>KL=7
" 'NORST
J>K=7"M'NO
%U
U
4V7;S
J>K
"RE

T

PQA)" 'NO E

ND7;
"F4O
P

E"RE

T

P


.
Đã đo diện tích bề mặt riêng: Việc phủ lớp oxit mangan kích thớc
nanometlên bề mặt hạt Cát thạch anh làm tăng diện tích bề mặt riêng của vật
liệu từ 6,36 m
2
/g lên 21,1 m
2
/g.
Thông số về vật liệu MnO2/Cát thạch anh đợc đánh giá và đa ra trong bảng
1
Bảng 1. Một số thông số kỹ thuật của vật liệu chứa oxit mangan.
Dạng vật lý Hạt khô màu đen
Kích thớc hạt 0,5 đến 1 mm
Dải pH hoạt động 6,0 đến 8,5
Tỷ trọng 2,5 g/cm
3
Kích thớc MnO
2
< 50nm
Hình 8. Sản phẩm oxit mangan trên chất mang Cát thạch anh.
Khoa Công nghệ Hóa 23 Lê Thị Ngà
Trờng ĐHCN Hà Nội Khóa Luận tốt nghiệp
Chơng ii: dụng cụ và hóa chất
1.1. dụng cụ
- Pipet (1, 5, 10, 25ml); (Trung Quốc)
- Buret 25ml (Trung Quốc)
- Cốc chịu nhiệt (100, 250, 500, 1000, 5000ml); (Trung Quốc)
- Bình tam giác (250, 500ml), (Trung Quốc)
- Phễu chiết (100,500ml); (Trung Quốc)
- Phễu lọc (60,100ml); (Trung Quốc)

.6H
2
O trên phân tích và chuyển toàn bộ lợng
hóa chất vừa cân vào bình định mức 100ml. Thêm nớc cất đến 2/3 bình, lắc
cho hòa tan rồi bơm tiếp tới vạch định mức. Ta có dung dịch Mn(NO
3
)
2
1M
Nhận xét :
- Đã chuẩn bị hóa chất, thiết bị và dụng cụ để làm việc
-Chuẩn bị các máy móc thiết bị cần sử dụng trong quá trình làm việc
Khoa Công nghệ Hóa 25 Lê Thị Ngà