Thông tin tài liệu
u bi Li vi
Polyme ch ng hp th
crom ng dng x c thi
Trn Th Minh Huyn
i hc Khoa hc T
Lung: 60 44 41
ng dn: TS. Nguyn Tun Dung
o v: 2012
Abstract. Tng quan v
ng dt liu hp ph
n Ph Li vi polydiaminonaphtalen bng phn ng hp
in-t ca vt li p ph ion Cr(VI) trong
t qu o lup in-
x p in- u kh p
ph Cr(VI) ca TBK/PDAN.
Keywords. ng; Tro bay; Polyme; X c thi
Content
MỞ ĐẦU
gii thu tn tro bay, phn ln t
nhin nay, ngay ng cht thi rc
dng r yu th
ng ng dc ht sc
bing ng dt liu hp ph x c thi [21].
Kim loi nng chc bit nguy hii vi sc khe con
i do kh sinh hc. Trong s t.
u chng t ng hp ph Cr(VI) c i s
dng vng l khc phc y
n ph n
xut ct qu nghi
ch ra rp din ra mi tr do
to cho polyme kh n ng mnh m v p ch n t
i.
lu
n Ph Li vi polydiaminonaphtalen bng phn p in-situ
ct ca vt li p ph c.
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. TRO BAY:
1.1.1. Giới thiệu về tro bay:
t loi cht thi rn sinh ra t t than t t
i nh mi
i ta gtro cn.
i ra khong 1,3 triu tn tro
bay [2]. n Ph Li 2 (Hi ra khong
3.000 tn tro x, ay rt mn. Theo d
ng
tro x th ng 12 triu t n thi ra
t p dy vic
x dng cht thi r
gii x y
kh in n
ly b phch v ng th trn Ph Li -
Linh - Hi hp vi Vin Khoa hc Vt liu, Vin Khoa h
Vit Nam thc hin d bin Tro bay Nhin s dn
n n Qu
c.
1.1.2. Phân loại
ng c t [24]:
Long bng 15-n pht than
ligrit hoc than cha bitum; chng < 2%.
Loc t vit than antraxit hoc than cha
hing 2-10%.
Tro bay Ph Li thuc lo
1.1.3. Thành phần và đặc điểm của tro bay:
c ca tro bay ch yn h
2
, Al
2
O
3
,
Fe
2
O
3 ,
TiO
3,
MgO, CaO, K
2
cha mn
c mc t h chn Ph Li [4] a mt s loi
tro t i b
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của tro bay Phả Lại
Thành phần hóa học
Hàm lƣợng (%)
SiO
2
62,75
Al
2
O
3
13,20
Fe
2
O
3
3,23
MgO
1,87
Na
2
O
0,08
K
2
O
1,98
ZnO
2,10
TiO
2
1,70
Cacbon
12,10
i
1,19
Bảng 1.2: Thành phần hóa học của một số loại tro bay từ các quốc gia khác.
Thành phần hóa học
Tro bay sản xuất tại
Ấn độ
Trung Quốc
Cadactan
Hàm
lƣợng (%)
SiO
2
55-65
>55
54-65
Al
2
O
3
25-35
>31
21-39
Fe
2
O
3
1-5
<3
1,6-3,8
MgO
-
>1
0,7-2,3
CaO
-
>2
-
K
2
O
-
>1
-
Na
2
O
-
0,3-1,3
TiO
2
0,5-1,5
>1
-
t mc ht nh, trong
khong t mng trong khong t n 2
m
2
/g m ni bt cc cao, bn nhit, bn vi
lo.
Tro bay sinh ra t trng ln nh m t
t hp th m cm ca tro bay
t trong nht quan trn ng cng
n x
1.1.4. Tình hình nghiên cứu tái sử dụng tro bay:
Hin nay, vi dn mnh
m tn dng tu dng thi ci t
ng sn nay, ngay c t dng
vt hn ch, ch yc sn xut vt ling ng dng
c th giy mu vn khai ng dc ng dng
li
a) Ứng dụng trong sản xuất ximăng và bê tông:
t ph c bi thay th t
Do c nht ca v
phn vm ch
b) Ứng dụng làm vật liệu xây dựng:
i ta s d thay th t li
dng cng. Sn xui gch, tm panen, sn xut g
m, hot liu nng.
c) Ứng dụng trong nông nghiệp:
c ng d
vic kt hp tro bay nh v th
n phm ch ci tt, ch
cao hiu qu s dc tr ng sn phm, bo
qun mt s n sau khi thu hong trong th c
ng bnh tt, ty u chung tri [7].
d) Ứng dụng tro bay làm vật liệu hấp phụ xử lý ô nhiễm nƣớc:
ng dng k u rc x
t nhiu kh
nhic bp ph s d
n xut chp ch
ion kim loi nng [8-10, 21, 30, 31].
Do kh p ph kim loi nu bin
yn v nhi
cao, khong 500-600
o
C [21]. u v dt liu
hp ph v nh ca Nguyn Th ng s
cu chuy Lng x t thm
[10].
1.2. CRÔM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ CRÔM:
1.2.1. Nguồn gốc và phân bố crôm:
i ph bi
chim 6.10-3 % tng s
xut ph ting Hi Lp cht c
t kim loi cng, m y
t
2
)
2
]. Hp cht c
thng do s xut hi
l ng t 1- c bin t 5- 800
g/l [12].
th d t ho mt nh i cht ca thc
vt [13].
y Cr
+6
s t ch yn kim,
p ch bin kim lo t nhum. Cr
+3
c thi ca
p thuc da, dc thp m trang
1.2.2. Ứng dụng crôm trong công nghiệp:
c bin nhi
tc s dng rc bin kim.
ca h
c hong ca mp thuc
t tn da: Cr
2
(SO
4
)
3
c s dng vt
a Cr
3+
ngay c nhi nhiu ng dc
thp chi l
1.2.3. Ảnh hƣởng của crôm đối với sức khỏe con ngƣời:
n ti ch yu dng Cr(III) (CrO
4
2-
2
O
7
2-
c i v i ph thu c
nh nht, vt cht dinh
ng thit y s d
thy Cr(III) trong mt s b phn ci [14]. S thiu h sinh ra bnh gi
u hi h s nhi mc
c
Bảng 1.3: Hàm lƣợng crôm trong cơ thể ngƣời
Các bộ phận
Hàm lƣợng crôm
-
- Phi
- c tiu
- Thn
- Gan
0 20 g/100g
0 33 g/100g
0 1,6 g/100g
0 9,6 g/100g
1 11 g/100g
nh trong hong ci, Cr(VI) li
r p th i (nu Cr(III) ch hp ph ng hp ph
c
s t vt hot a
u bnh nguy hii [14
c xi ch
ng
) tn tc [16].
1.2.4. Tình hình ô nhiễm crôm hiện nay:
Ngunh bao gn trong t
pN t ngun t t b hoang
hoc t p. Hi
gii kim loi nc bi
c thp vi nhi t s
1.2.5. Các phƣơng pháp xử lí crôm:
1.2.5.1. Phương pháp khử - kết tủa:
c th ti
phn kh, kt t c hc thng, lc, trung
.
- Ƣu điểm: X c thng ln, d v
- Hạn chế: Chuyn cht thi t dn.
1.2.5.2. Phương pháp trao đổi ion:
i ioi din ra gich
t lit trc
- Ƣu điểm: Nhu cng thp,
.
- Hạn chế: u vt cht lii.
1.2.5.3. Phương pháp sinh học:
-
-
-
a) Phƣơng pháp hấp thu sinh học
b) Phƣơng pháp chuyển hóa sinh học:
-
-
c) Phƣơng pháp dùng lau sậy
1.2.5.4. Phƣơng pháp hấp phụ:
-
-
1.3. ỨNG DỤNG TRO BAY LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ Cr(VI):
n ph diaminonaphalen - mn xut
c lu
u bi Li v u kin mm,
t liu bi p ph ng
c.
CHƢƠNG II: CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Hóa chất và dụng cụ:
2.1.1. Hóa chất:
- Tro bay (TB) s dng loi mn nhc ht <10m) cn xut tro bay
Ph Li.
- c n 37% loi tinh khit ca Trung Quc.
- NaOH loi tinh khit ca Trung Quc.
- Amonipesunfat (APS) loi tinh khit cc).
- 1,5-diaminonaphtalen (DAN) s d n phm tinh khit ca Merck
c).
- Axit HClO
4
c (70%-75%, d = 1,68g/cm
3
) loi tinh khit cc).
- Dung dch chun Cr(VI) n c).
- Thuc th hi-diphenylcacbazit loi tinh khit cc).
- Cn tuyi (99,95%) c phc Giang.
2.1.2. Dụng cụ:
- nh mi.
- Cc chu nhii.
- i.
-
- Giy l
2.1.3. Thiết bị:
- y t gia nhit.
-
- T sy.
-
- ng ngoi.
- u x tia X.
- n t
-
- Thit b nh di m
2.2. Các phƣơng pháp thực nghiệm:
2.2.1. Biến tính tro bay bằng phương pháp trùng hợp oxi hóa in-situ:
c ht c tin x ng dung dch axit (HCl 2M) hoc
kim (NaOH 2M) ti nhi 50
o
C trong 2 gi, ra sch nhiu ln bc ct ri s
105
o
C trong 24 gi.
c x m (TBK) tip t c bi i
- 1,5-DAN trong 90 mL cn tuya HClO
4
n
c dung dch (1).
- ch (1) 156,618 g tro bay, khuy mnh trong 1 gic dung dch (2). T
l ging.
- n tuyc dung dch (3). T l
mol gi
- Cho t t (3y m phn p din ra
trong 4 gi nhi
Kn ng, la k sn phm bng axeton, ln cua bc ct, sy
trong t s nhi 60
0
C trong 24 gi.
2.2.2. Nghiên cứu tính chất đặc trưng của vật liệu:
Trong lui KBr
hng ngo- NICOLET FTIR ti Vin K thut nhii,
Vin KHCNVN.
Trong luu
x c) ti Kc T
i i t
0
, tc
0,02
0
/s.
Hin t c s dng r
c mt vt liu. Trong lunh SEM c
khi bic cht b Hitachi 4800 (Nht bn) ti Vin Khoa hc Vt liu, Vin
KHCNVN.
Di mt b Micromeritics TriStar 3000, khoa
i.
2.2.3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI):
2.2.3.1. Phương pháp phân tích trắc quang:
S gi nh lut hp th -Lambert-Beer:
hp th quang
I
o
i dung dch
L : B
C : N cht hp th
: H s hp th , ph thun cht cht hp th a
i
N dung dnh bc quang vi thuc
th hi-i Vin K thut nhit
i Vin KHCNVN.
2.2.3.2. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu:
(VI)
, t hiu sut
ng hp ph q (mg/gc sau:
(VI)
:
H = (%)
(VI):
q = (mg/g)
q :
(mg/
)
H:
(%)
C
0
:
(VI) (mg/L)
C
e
:
(VI) g (mg/L)
V:
(VI) (mL)
m:
(g)
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. TRÙNG HỢP in-situ PDAN TRÊN TRO BAY XỬ LÝ AXIT:
3.1.1. Phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR):
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
555
790
1066
1629.8
TBA/PDAN
TBA
Truyeàn qua (%)
Soá soùng (cm
-1
)
TB
3438.7
Hình 3.1: Phổ FTIR của tro bay (TB), tro bay xử lý axit (TBA) và tro bay xử lý axit biến tính
PDAN (TBA/PDAN).
y ph hng ngoi ca c 3 m hin
p th hng ngoa tro bay [40, 41]: 2 pic hp th t
cm
-1
t OH trong tro bay; pic hp th ti 1066 cm
-1
kt Mc Al); pic ti 790 cm
-1
chng t s hin din ca quartz; peak nh vi
yu ti 555,3 cm
-1
ng vng ct Oy, sau khi
biy ca PDAN, chng t
biy ra.
III.1.2. Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD):
10 20 30 40 50
H
H
H
Q
Q
Q
M, H
M, H
M
Lin (Cps)
TBA/PDAN
TBA
TB
50
2-Theta-Scale
M
Hình 3.2: Giản đồ XRD của tro bay (TB), tro bay xử lý axit (TBA) và tro bay xử lý axit biến
tính PDAN (TBA/PDAN).
Ta thy gi XRD ca m hin c
cp v [31, 41]. Gi
XRD cng hy
vic x ng dung di c
tinh th ca tro bay.
3.1.3. Phân tính kính hiển vi điện tử quét phát xạ trƣờng (FE-SEM):
Hình 3.3: Ảnh FE-SEM của các mẫu TB, TBA và TBA/PDAN.
t qu -u tro thy tro bay Ph Li
sau khi x v c
vy c composit, chng t i polymer
chc hip tc ti ng
dung di PDAN.
3.2. TRÙNG HỢP in-situ PDAN TRÊN TRO BAY XỬ LÝ KIỀM:
TB
TBA
TBA/PDAN
[...]... Giản đồ XRD của tro bay (TB), tro bay xử lý kiềm (TBA) và tro bay xử lý kiềm biến tính PDAN (TBA/PDAN) 3.2.3 Phân tính kính hiển vi điện tử qt phát xạ trƣờng (FE-SEM) Tro bay xử lý kiềm Tro bay xử lý kiềm biến tính PDAN Hình 3.6: Ảnh FE-SEM của các mẫu TBK và TBK/PDAN Quan sát các ảnh FE – SEM trên hình 3.6 ta thấy, khác hẳn với trường hợp xử lý bằng axit (hình 3.2), tro bay sau khi xử lý kiềm bề mặt... bay làm vật liệu hấp phụ cải tạo đất, Tạp chí Khoa học đất, số 15, (2001), 64-68 8 Nguyễn Văn Nội, Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ tro bay để xử lý các nguồn nước bị ơ nhiễm kim loại nặng, tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ ba ngành Hố học, Hà Nội, tháng 12,(2002), 185-188 9 Nguyễn Văn Nội và nnk, Nghiên cứu khả năng sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ tro bay để xử lý các nguồn nuớc... và lượng lỗ xốp nhỏ (micropore) của tro bay tăng mạnh, lớn gấp cỡ 40 lần so với ban đầu Sau khi biến tính với PDAN, diện tích bề mặt riêng tăng nhẹ tuy lượng micropore giảm Như vậy polymer đã phát triển bao quanh hạt tro bay, che lấp bớt các lỗ xốp nhưng lại làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc bên ngồi của vật liệu Các kết quả nghiên cứu q trình hấp phụ Cr(VI) của TBK/PDAN cho thấy vật liệu có khả năng. .. khác với trường hợp tro bay xử lý axit, ở đây tro bay kiềm sau khi biến tính với 1% PDAN đã thể hiện cấu trúc composit một cách rõ rệt trên phổ FTIR: - pic hấp thụ tại 3438,7 cm-1 trở nên rất mạnh và rõ nét, chứng tỏ liên kết N–H của PDAN [37, 42, 43]; - tương tự như vậy, pic hấp thụ yếu tại 1629,8 cm-1 của tro bay trở nên rất mạnh, đặc trưng dao động của liên kết C=N của polymer [37, 42, 43] - pic hấp. .. tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR): TB 1629.8 n Truyề qua (%) TBK 3438.7 790 555 1066 1401 1465 TBK/PDAN 1629.8 862 1119 1166 3432.3 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 -1 Số ng (cm ) só Hình 3.4: Phổ FTIR của tro bay (TB), tro bay xử lý kiềm (TBK) và tro bay xử lý kiềm biến tính với 1% PDAN (TBK/PDAN) Quan sát hình 3.4 ta thấy phổ hồng ngoại của tro bay sau khi xử lý kiềm hồn tồn khơng... (SEM) đã chứng tỏ tro bay xử lý axit (TBA) hầu như khơng thay đổi cấu trúc, thành phần pha cũng như hình dáng kích thước Tuy nhiên, trường hợp xử lý kiềm, NaOH khi tƣơng tác với tro bay đã hình thành hydrat natri nhơm silicat – NaP (Na6Al6Si10O32.12H2O) có cấu trúc tinh thể giống zeolit (NaP) Hình thái của tro bay xử lý kiềm (TBK) cũng thay đổi: bề mặt nhám và xốp hơn Tro bay sau khi xử lý axit và... kiềm tiếp tục được biến tính với polydiaminonaphtalen (PDAN) bằng phương pháp trùng hợp in-situ Các kết quả phân tích đã chứng tỏ q trình biến tính chỉ thực hiện đƣợc trên TBK: phổ FTIR của TBK/PDAN thể hiện cấu trúc của cả 2 thành phần: tro bay và PDAN, ảnh FE-SEM cũng cho thấy PDAN đã phát triển trên các hạt tro bay Các kết quả thực nghiệm hấp phụ-giải hấp khí nitơ cho thấy sau khi xử lý kiềm, diện tích... Như Q, Nghiên cứu ảnh hưởng chất phụ gia mịn bột đá vơi và tro bay nhiệt điện đến tính chất của hỗn hợp bê tơng bơm, Tạp chí Khoa học và cơng nghệ xây dựng, số 1,(2007), 3-5 6 Nguyễn Mạnh Thủy, Vũ Đức Tuấn, “Một số kết quả nghiên cứu gia cố vật liệu đất tại chỗ bằng Ximăng - Tro bay làm móng trong kết cấu áo đường tại tỉnh Tây Ninh”, TP Hồ Chí Minh, (2007) 7 Lê Thanh Sơn, Trần Kơng Tấu, Xử lí tro bay. .. tiếp tục biến tính TBK với PDAN, tuy kích thước lỗ xốp giảm, diện tích bề mặt riêng vẫn tăng nhẹ Bởi vì diện tích bề mặt riêng của vật liệu chính là tổng diện tích bề mặt bên ngồi và diện tích các mao quản bên trong TBK/PDAN tuy có lượng mao quản giảm nhưng polymer phát triển bao quanh hạt tro bay đã làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc bên ngồi của vật liệu 3.3 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(VI) CỦA TBK/PDAN:... mẫu tro bay Bảng 3.1: Kết quả đo diện tích bề mặt riêng và thể tích lỗ xốp Diện tích bề mặt riêng BET Thể tích lỗ xốp Mẫu (m2/g) từ 1,7 đến 300 nm (cm3/g) TB 1,16 0,003 TBA 2,69 0,003 TBK TBK/PDAN 40,94 44,23 0,136 0,141 Từ bảng 3.1 ta thấy sau khi xử lý kiềm, do tạo nên nhiều micropore, diện tích bề mặt riêng của tro bay tăng mạnh, lớn gấp cỡ 40 lần so với mẫu chưa xử lý Sau khi tiếp tục biến tính . của tro bay (TB), tro bay xử lý kiềm (TBK) và tro bay xử lý kiềm biến
tính với 1% PDAN (TBK/PDAN).
y ph hng ngoi ca tro bay. (Cps)
TBK
TBK/PDAN
TB
50
2-Theta-Scale
M
NaP
`Hình 3.5: Giản đồ XRD của tro bay (TB), tro bay xử lý kiềm (TBA) và tro bay xử lý kiềm
biến tính PDAN (TBA/PDAN).
3.2.3. Phân tính kính hiển vi điện tử
Ngày đăng: 10/02/2014, 15:29
Xem thêm: Nghiên cứu biến tính tro bay phả lại với polyme chức năng để tăng dung lượng hấp thụ crom ứng dụng xử lý nước thải, Nghiên cứu biến tính tro bay phả lại với polyme chức năng để tăng dung lượng hấp thụ crom ứng dụng xử lý nước thải