NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT
LIỆU NANO TiO2 VÀO XỬ LÝ
MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ
TRONG NƯỚC
GVHD:
TS. Nguyễn Phi Hùng
1
Y học
nano TiO2
ỨNG DỤNG
Năng lượng
(nhiều tính chất ưu việt)
Việt Nam
Môi trường
Thời lượng chiếu sáng
của mặt trời cao
Nguyên liệu phong phú
Ô nhiễm môi
trường nước
nghiệp và tạo xi măng chống rêu mốc.
3
NỘI DUNG CHÍNH
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Thực nghiệm
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Kết luận và kiến nghị
4
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU TiO 2
1.1.1. Cấu trúc
1.1.2. Tổng hợp
1.1.3. Biến tính
1.2. ỨNG DỤNG QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU TiO 2
1.2.1 Tính chất quang xúc tác của TiO2
1.2.2. Ứng dụng tính chất quang xúc tác của TiO2 trong
xử lý nước
5
Chương 2: THỰC NGHIỆM
Tổng hợp TiO2 nano: phương pháp thủy nhiệt.
Hình 6. Ảnh SEM của bột TiO2 nano
tổng hợp được nung ở 4500C
Dạng ống nano:
+ Đường kính: 10 nm
+ Chiều dài ống: 500 nm
Hình 7. Ảnh TEM của bột TiO2 nano
tổng hợp được nung ở 4500C
Dạng ống nano vẫn tồn tại:
+ Đường kính ngoài: 10 nm
+ Đường kính trong: 6 nm
8
3.1. ĐẶC TRƯNG, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU
3.1.2. Phân tích nhiệt TGA
Quá trình mất nước theo
nhiệt độ
Giảm 1,157 mg
13,599%
Hình 8. Giản đồ TGA của mẫu T450
9
3.1. ĐẶC TRƯNG, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU
3.1.2. Phân tích nhiệt TGA
Quá trình mất nước theo
3.1. ĐẶC TRƯNG, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU
3.1.3. Nhiễu xạ tia X và phổ UV-Vis rắn
TiO2
75
1.0
60
0.8
45
30
TiO2:N(450)
15
do hap t hu
C êng § é
90
TiO2 pha tap N
0.6
0.4
700
buoc song (nm)
Hình 12. Giản đồ nhiễu xạ tia X của Hình 13. Phổ UV-Vis rắn của TiO2
và TiO2 tạp N
T450 và TN1-3
⇒ Pha tạp không ảnh hưởng
Ea : T450 : 3,16 eV
cấu trúc pha tinh thể (anatase).
TN1-3 : 2,36 eV
13
3.2. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC
3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian
Đèn halogen
0.7
mau ban dau
sau 30 phut
sau 60 phut
sau 90 phut
m at do quang
0.6
0.5
mau ban dau
0.6
sau 30 phut
sau 60 phut
sau 90 phut
sau 120 phut
m at do quang
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
400
500
600
buoc song (nm)
-0.2
400
500
buoc song (nm)
Hình 18. Phổ UV-Vis của dung dịch metyl
da cam theo thời gian trên xúc tác TN1-3
dưới ánh sáng mặt trời
16
3.2. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC
3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian
Kết luận:
- Thời gian chiếu xạ càng dài thì hiệu quả xử lý
càng cao.
- Riêng đối với ánh sáng mặt trời, chỉ sau
90 phút metyl da cam đã bị xử lý hoàn toàn.
17
3.2. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC
3.2.2. Động học quang xúc tác metyl da cam
Tốc độ phản ứng phân hủy metyl da cam dưới ánh sáng mặt
6:
mau ban dau
0,5 mg
1 mg
6 mg
10 mg
20 mg
0.4
0.2
0.0
400
500
buoc song (nm)
Hình 22. Phổ UV-Vis của dung dịch
mety da cam theo hàm lượng xúc tác
TN1-3 dưới ánh sáng đèn halogen
Khả năng xử lý đạt cao
nhất tại hàm lượng TN13 là 1 mg dùng để xử lý
20 ml dung dịch metyl da
cam 6 mg/l
19
1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
mau ban dau
0,5 mg
1 mg
6 mg
10 mg
20 mg
30 mg
500
buoc song (nm)
Hình 24. Phổ UV-Vis của dung dịch
metyl da cam theo hàm lượng xúc tác
TN1-3 dưới ánh sáng đèn huỳnh quang
Khả năng xử lý đạt cao
nhất tại hàm lượng TN1-3
là 1 mg
dùng để xử lý 20 ml dung
dịch metyl da cam 6 mg/l
20
0.2
0.1
0.0
400
500
buoc song (nm)
Hình 26. Phổ UV-Vis của dung dịch
metyl da cam theo hàm lượng xúc
tác TN1-3 dưới ánh sáng mặt trời
Đối với ánh sáng mặt
trời độ chuyển hóa tăng
khi hàm lượng xúc tác
tăng
21
3.2. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC
3.2.3. Ảnh hưởng của các loại kích thích
mau ban dau
0.7
0.6
mat do quang
- Dưới ánh sáng mặt trời
hiệu quả quang xúc tác của
TN1-3 là tốt nhất.
- Trong 2 nguồn sáng nhân
tạo là đèn halogen và đèn
huỳnh quang thì khả năng
quang xúc tác của vật liệu
dưới đèn huỳnh quang là
tốt hơn.
22
3.3. ỨNG DỤNG
3.3.1. Xử lý nước thải
Bảng 19. Kết quả COD của nước thải lò
giết mổ gia súc qua các thời gian xử lý
Thời gian Mật độ quang
(phút)
(ABS)
COD
(mg/l)
0
0.256
460
Thời gian Mật độ quang
(phút)
(ABS)
COD
(mg/l)
0
0.116
201
60
0,107
175
120
0,090
153
180
0,076
118
Copyright: Tài liệu đại học ©