Đang tải... (xem toàn văn)
Thuyết trình về công nghệ nano trong xử lý thuốc nhuộm MB, trong bài viết này tất cả các mô tả về các thức thực hiện quá trình hấp phụ MB và COD bằng TiO2 ngâm tẩm trong Alginate pha trộn với Bentonite
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM Bài thuyết trình kì Cơng nghệ nano ứng dụng mơi trường Tìm hiểu nghiên cứu: Sử dụng vật liệu nano TiO2-P25 kết VIỆN KHCN VÀ QUẢN LÝ hợp với Alginate Bentonite thơng qua q trình quang xúc tác để xử lý MB COD nước thải HV : Lai Trung Quốc MSHV: 20125451 Lớp : CHKTMT10B GVHD: Ts Bùi Tấn Nghĩa MÔI TRƯỜNG 01 Tổng quan vật liệu Nanocompozit TiO2-BntAlg Nội dung 02 Tổng hợp phương pháp tổng hợp, phân tích đánh giá vật liệu Bài thuyết trình 03 Ứng dụng vật liệu TiO2-Bnt-Alg 04 So sánh hiệu với vật liệu khác có ứng dụng tương tự Add Your Pic Here Tóm tắt báo Ngày phương pháp tiếp cận xanh trở thành xu hướng để giải vấn đề môi trường nước ô nhiễm thực tế họ hồn tồn đáp ứng ba dịng tính bền vững, tức là, biện pháp bảo vệ môi trường xã hội, kinh tế phồn vinh Trong nghiên cứu việc kết hợp ngâm tẩm TiO2 không gia nhiệt để hấp thụ phân hủy chất nhiễm hịa tan nước Trong báo nhóm tác giả đánh giá cách toàn diện vật liệu thực với việc đánh giá hiệu quang xúc tác trình khử màu metylen xanh (MB) xử lý COD từ dung dịch nước thải Các kết thu cho thấy vật liệu Nanocompozit TiO2-Bnt-Alg có khả hấp phụ/xúc tác quang xử lý nước thải 1 Tổng quan vật liệu nanocompozit TiO2-Bnt-Alg 1) Alginate (Alg) polysaccharide tự nhiên có 3) TiO2-P25 Titanium dioxide (Titan dioxit) oxit nguồn gốc từ rong biển màu nâu Nó polyme tự nhiên của titan, cơng thức hóa học là TiO 2. Khi khơng độc hại, phân hủy sinh học axit α- Lguluronic axit β-D-mannuronic; axit α-L-guluronic liên kết với cation đa hóa trị hai tạo thành hạt hydrogel [2] sử dụng làm chất màu, gọi là titan trắng, Pigment White 6 ( PW6 ), hoặc CI 77891; kết hợp 70% rutile 30% anatase [1] Vật liệu TiO2-Bnt-Alg tổng hợp 2) Bentonite loại đất sét có xu từ ngun liệu là: 1) hướng hấp thụ giữ nước cao, độ trương Alginate; nở độ nhớt lớn 2) Bentonite; 3) TiO2-P25 Một số vật liệu khác có liên quan CaCl2, Nước cất,… TiO2BntAlg Tổng hợp phương pháp tổng hợp, phân tích đánh giá vật liệu Tổng hợp vật liệu Phương pháp đánh giá Tổng hợp vật liệu gồm bước Hình giản lược lại Kết đánh giá hiệu hiệu suất vật liệu TiO2-Bnt- gồm bước sau: Alg dựa vào phương pháp: Bước 1: Hào tan 1g Alg 40 ml nước cất (3h;350v/p) sau - Phương pháp đo quang UV-VIS thêm benzonite ngâm 45 phút khuấy 3h vào - Phương pháp tính tốn dựa vào nồng độ trước sau xử lý Bước 2: Nhỏ vào CaCl2 4% (w/v) TiO2-P25 0.5% (w/ v) để tính hiệu hiệu suất vật liệu quang xúc tác P T P Phương pháp phân tích Phân tích hình thái, kích thước: Phân tích pHpzc, độ bền - Chụp máy ảnh kĩ thuật số để làm nhiệt cấu trúc rõ hình dạng kích thước thay đổi nhóm chức cấu trúc ảnh hưởng pH - Chuẩn độ pH - SEM-EDX - Phân tích TGA/DTG - Phân tích FTIR Hình 1: Các bước tổng hợp hạt TiO2-Bnt-Alg https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2021.113215 Các hợp chất sinh học thu hạt màu trắng có hình dạng vi cầu đơn tán phân với đường kính trung bình 3,06 mm Ở thực tế, tham số phân bố kích thước lấy từ xử lý ảnh kỹ thuật số hạt cách nhận dạng hình dạng phần mềm (Hình ảnh J) phân tích thực 60 hạt để có phép đo xác Chúng tơi báo cáo (Hình 2) kết thu hạt ướt, hình thái đường kính trung bình chúng Nó dường hiển nhiên chúng tơi tạo hạt hình cầu xác với kích thước đường kính đồng điều phản ánh việc làm chủ hoàn tồn kỹ thuật xâm nhập để chuẩn bị hạt Hình 2: Nhiều nếp đứt, lồi lõm a) Ảnh vi mô SEMEDX hạt bề mặt TiO2-Bnt-Alg ánh xạ Titan b) Ảnh vi mơ SEMEDX mặt cắt ngang hạt tổng hợp sinh học Cấu trúc tổ ong Băng thông Biopolymer Băng thông rộng xung quanh 3300 cm −1 đặc trưng dao động kéo dãn – O-H từ nhóm hydroxyl [29] Bắt đầu hỗn hợp Bnt-Alg, rõ ràng đặc tính dải ma trận biopolymer mô tả rõ ràng 3300 cm −1 −1 , 1600 cm − 1409 cm ký hiệu tương ứng với dao động kéo giãn –O – H từ nhóm hydroxyl [29], đến C–O –, dao động kéo giãn đối xứng COO− [30] Băng thông Bentonite Đất sét bentonite cho thấy điển hình dải đặc trưng hồng ngoại Montmorillonite [21,31]; 1009 cm −1 với dao động kéo căng Si-O-Si, dao động 918 cm Kết phân tích FTIR dao động uốn 450 cm −1 tương ứng −1 Al−OH Si-O Băng thông TiO2-Bnt-Alg Các dải tương tự alginate bentonite quan sát thấy trường hợp tổng hợp sinh học TiO2-Bnt-Alg với việc −1 bổ sung dải 1415 cm phân bổ cho dao Đối với nhóm chức điều tra mục đích, phân tích FTIR phạm động kéo dài liên kết Ti-O-Ti vi 400− 4000 cm Băng thơng TiO2 Ngồi ra, quan sát thấy vùng xung quanh 450 - 600 cm −1 thực (Hình 5) minh họa FTIR quang phổ titan đioxit, hỗn hợp Alginat, hỗn hợp Bnt-Alg hạt nanocompozit −1 uốn cong Ti-O tương tự dải băng thơng TiO2 điều khẳng định có mặt hạt nano TiO2 hạt nanocompozit TiO2-Bnt-Alg [21] TiO2-Bnt-Alg tổng hợp Sự hấp phụ giảm pH 9 Đã nói rằng, biocomposite ổn định phạm vi pH rộng => phù hợp với việc xử lý hầu thải có pH trung tính Hạt vật liệu hydrogen có độ trương nở đường kính phát triển pH >9 phù hợp với việc phân tích đường kính hạt chụp kính hiển vi điện tử trước Nhiệt độ • • o Dưới 200 C mát nước o Từ 200-800 C chủ yếu phân huỷ chất hữu • Alg Alg-BNt Alg-BNt TiO2-Bnt-Alg • • • • o Mất 88% 600 C phân hủy hoàn o toàn 800 C Chỉ 52,1% trọng lượng => Bnt làm chậm trình phân hủy Sự giảm trọng lượng diễn rõ rệt từ o 400-600 C Bổ sung thêm TiO2=> tăng độ bền cho hạt có liên kết Ti COO o o C/ phút=> 600 C Thử nghiệm rửa trôi Cái xác nhận tiếp xúc chứng minh chất hấp tốt liên kết mạnh mẽ phụ chất xúc tác quang biopolymer tổ hợp sinh học nano TiO2 khơng quan chúng tơi có sức hút khả sát thấy Ti bị rửa trôi tương thích tốt EBT MB NBB Sau chu kỳ liên tiếp tương đương với 15 chiếu xạ UV kích động, tổ hợp sinh học giải phóng phần khơng đáng kể TiO2 Đây yếu tố quan trọng cho phép TiO2-Bnt-Alg tổng hợp có tính ổn định độ bền tốt với cường độ phân tán nước thải hạt Ứng dụng vật liệu TiO2-Bnt-Alg xử lý nước thải Q trình tiến hành thí nghiệm quang xúc tác 3.1 vật liệu TiO2-Bnt-ALg Sử dụng để loại bỏ nồng độ COD Sử dụng để loại bỏ thuốc nhuộm 3.2 metylen xanh (MB) 3.3 3.1 Quá trình tiến hành thí nghiệm quang xúc tác vật liệu TiO2-Bnt-Alg Bước 3: Bước 2: Bước 1: Lắp đặt mô hình quang xúc tác gồm có cốc đựng Chuẩn bị cốc đựng dung dịch 100ml Cho cốc thủy tinh chứa chất nhiễm lên mơ hình cho 2,8g/l dung dịch chất ô nhiễm giả định đặt máy khuấy MB, COD có nồng độ 170 mg/l vật liệu TiO2-Bnt-Alg vào, bật khuấy từ 220v/p cho hấp phụ từ có cố định đèn UV 40W tất mơ hình đặt 320mg/l; 215mgO2/l 436mgO2/l bóng tối 30 phút khơng bật đèn UV tiến hành lấy mẫu đo UV-VIS hộp kín, tối Bước 4: Tiến hành bật đèn UV lấy mẫu đem đo quang UV-VIS theo Bước 5: Các mẫu MB lấy xác định nồng độ UV-VIS mẫu COD mốc thời gian 30,60,120,180 phút mẫu MB cịn mẫu COD xác định nồng độ thông qua phương pháp “NF EN 1899/NM thực theo phương pháp Bước ISO03.7.056” Sau ghi nhận kết quả, xử lý số liệu vẽ biểu đồ Cùng với đó, nhiều nghiên cứu báo cáo [37,38] khẳng định hình dạng chất xúc tác quang có trực tiếp ảnh hưởng đến q trình phân hủy quang học: chất xúc tác quang nhúng vào biopolyme cho hiệu suất tốt so với hạt nano riêng lẻ TiO2-Bnt-Alg 83% sử 88% sử loại bỏ 96% dụng hạt COD Alg-Bnt dụng hạt Alginate TiO2 đạt 10 % Chứng minh TiO2-Bnt-Alg loại bỏ COD cao cách thử nghiệm loại bỏ COD tiến hành vật liệu khác TiO 2, Alg, Bnt-Alg Để loại bỏ COD, hạt alginate (Alg) Alginate-Bnt (Alg-Bnt) thử nghiệm chất hấp phụ bóng tối Trong hạt nano TiO hạt Alg-Bnt-TiO2 thử nghiệm chất xúc tác hấp phụ tích hợp (tức hấp phụ 30 phút bóng tối sau chiếu xạ Đèn UV) 3.2-3.3 Hiệu loại bỏ MB COD vật liệu TiO2-Bnt-Alg a) Hấp phụ MB COD diễn từ 30-180 phút điều kiện không chiếu UV b) Hấp phụ MB COD diễn từ 30-180 phút điều kiện có chiếu sáng UV c) Các ion vô ảnh hưởng đến hấp phụ/xúc tác quang Các phép đo khử màu COD cho dung dịch MB xử lý với hạt tổng hợp sinh học cách hấp phụ đơn giản Kết giảm dung dịch MB 170 mg/l 320 mg/l 84% 85% Việc loại bỏ COD diễn nhanh chóng từ đầu, tỷ lệ 94% 95% nồng độ 215mgO2/l 436mgO2/l Do đó, vật liệu tổng hợp sinh học phát triển tỏ hiệu để loại bỏ COD với liều lượng lớn cách hấp phụ đơn giản Hấp phụ Sự giảm MB bóng tối Khi chiếu UV => 30 phút đầu tiên=> MB giảm 98% cho tạo cân bằng, thúc đẩy hai nồng độ liên hệ CON lên bề mặt Điểm bật Sự giảm COD Trong thời gian ngắn Khi chiếu tia UV, loại bỏ tới COD giảm 93% COD, vật liệu có tốt 60 phút đầu thể hoàn nguyên lại tiên đạt 93% cho nồng độ tăng hiệu Kết luận so với hấp phụ đơn lẻ Tóm lại việc loại bỏ MB COD vật liệu TiO2-Bnt-Agl UV đạt hiệu cao, minh chứng qua biểu đồ hình 12 a) Các ion vô ảnh hưởng đến hấp phụ/ xúc tác quang 2+ + + Mg , Na , K hỗn hợp ion Ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ quang xúc tác hạt biocomposite Adsorption Ít bị tác động b) Với 95% cách hấp phụ chen chổ CON Photocatalysis Tác động mạnh Bằng xúc tác quang ảnh hưởng đến 70% bám dính cản trở bề mặt vật liệu 4 So sánh hiệu với vật liệu khác có ứng dụng tương tự Removal of COD and color from Efficient removal of toxic bromothymol blue and E methylene blue from wastewater by polyvinyl alcohol livestock wastewater by the Fenton method R Tỷ lệ mol tối ưu H2O2/Fe2+ tỷ lệ loại bỏ CODcr Author: Shilpi Agarwal [4] Loại bỏ MB hấp phụ PVA đạt 61,32% sau kết tủa tĩnh bùn 88% http://dx.doi.org/10.1016/j.molliq.2016.02.060 https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.09.097 Removal of COD from Industrial Effluent Containing Modified mesoporous zeolite-A/reduced graphene M Author: HyunheeLee; MakotoShoda [6] oxide nanocomposite for dual removal of methylene 2+ blue and Pb ions from wastewater Sử dụng 3-aminopropyl- trimethoxysilane (APTMS) để liên kết hạt nano graphene oxit trung tính biến tính (MZ-A/RGO) để loại bỏ MB đạt 98,5% https://doi.org/10.1016/j.inoche.2021.108487 [5] R Indigo Dye Using Adsorption Method by Activated Carbon Cloth: Optimization, Kinetic, and Isotherm Studies Author: Soheil Aber [7] Loại bỏ COD đạt 87,5% vật liệu hấp phụ lớp vải than hoạt tính https://doi.org/10.1002/clen.201000434 Tài liệu tham khảo Siow Chun Lim, Chandima Gomes and Mohd Zainal Abidin Ab Kadir, Characterizing of Bentonite with Chemical, Physical and Electrical Perspectives for Improvement of Electrical Grounding Systems, (2013) 11429 – 11447 Noha A Elessawy , Marwa H Gouda , Mohamed S Elnouby, Hoda F Zahran , Aly Hashim, Mona M Abd El-Latif and Diogo M F Santos, Novel Sodium Alginate/Polyvinylpyrrolidone/TiO2 Nanocomposite for Efficient Removal of Cationic Dye from Aqueous Solution, Appl Sci 2021, 11, 9186 https://doi.org/10.3390/app11199186 Soulaima Chkirida , Nadia Zari , Redouane Achour , Hicham Hassoune , Adil Lachehab , Abou el kacem Qaiss , Rachid Bouhfid, Highly synergic adsorption/photocatalytic efficiency of Alginate/Bentonite impregnated TiO beads for wastewater treatment, 16 February 2021, https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2021.113215 Shilpi Agarwal, Hamidreza Sadegh, Majid Monajjemi, Abdel Salam Hamdy, Gomaa A.M Ali, Amir O.H Memar, Ramin Shahryari-ghoshekandi, Inderjeet Tyagi, Vinod Kumar Gupta, Efficient removal of toxic bromothymol blue and methylene blue from wastewater by polyvinyl alcohol, 16 February 2016, http://dx.doi.org/10.1016/j.molliq.2016.02.060 Mohamed A Farghali, Mohamed M Abo-Aly, Taher A Salaheldin, Modified mesoporous zeolite-A/reduced graphene oxide nanocomposite for dual removal of methylene blue and Pb Hyunhee Lee, 2+ ions from wastewater, 24 January 2021, https://doi.org/10.1016/j.inoche.2021.108487 Makoto Shoda, Removal of COD and color from livestock wastewater by the Fenton method,, 24 September 2007, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.09.097 S Aber and M Sheydaei , Removal of COD from Industrial Effluent Containing Indigo Dye Using Adsorption Method by Activated Carbon Cloth: Optimization, Kinetic, and Isotherm Studies, May 13, 2011, https://doi.org/10.1002/clen.201000434 Thank You CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI!!! ...01 Tổng quan vật liệu Nanocompozit TiO2-BntAlg Nội dung 02 Tổng hợp phương pháp tổng hợp, phân tích đánh giá vật liệu Bài thuyết trình 03 Ứng dụng vật liệu TiO2-Bnt-Alg 04... Alginate/Bentonite impregnated TiO beads for wastewater treatment, 16 February 2021 , https://doi.org/10.1016/j.jphotochem. 2021 .113215 Shilpi Agarwal, Hamidreza Sadegh, Majid Monajjemi, Abdel Salam... of methylene blue and Pb Hyunhee Lee, 2+ ions from wastewater, 24 January 2021 , https://doi.org/10.1016/j.inoche. 2021 .108487 Makoto Shoda, Removal of COD and color from livestock wastewater