Xác định Hình Thái Học Và Diện Tích Bề Mặt Của VL2 - Tài Liệu Text

1. Trang chủ >
2. Luận Văn - Báo Cáo >
3. Khoa học tự nhiên >

Xác định hình thái học và diện tích bề mặt của VL2

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.88 MB, 64 trang )

3.1.2. Xác định hình thái học và diện tích bề mặt của VL2

Chúng tôi đã tiến hành chụp bề mặt vật liệu trên kính hiển vi điện tử quét tại ViƯn Khoa häc vËt liªu – ViƯn Khoa häc ViƯt Nam với mẫu than hoạt tính và mẫuthan đã mang hỗn hợp ôxit Fe-Mn VL2, kết quả thu đợc nh sau:Hình10 : ảnh SEM của mẫu than hoạt tínhHình11 : ảnh SEM của mẫu VL243Chúng tôi cũng tiến hành chụp BET mẫu VL2 tại Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội thu đợc kết quả chính ë B¶ng 7B¶ng 7: KÕt qu¶ chup BET mÉu VL2NhËn xét: - ảnh SEM của mẫu vật liệu 2 ôxit hỗn hợp Fe-Mn trên than hoạt tính chothấy ôxit hỗn hợp Fe-Mn đã mang lên bề mặt của than hoạt tính. Kích thớc của hạt vật liệu khá đồng đều, kho¶ng 50-100nm.44Pierce Adsorption Mesopore Summary SheetFor on 1152009File: C:\\Program Files\\betwin\\data\\VL-Than-041109.bdt Sample ID:VL-Than-041109BET Surface Area = 923.665623 m2g Total Pore Volume = .4788 ccgPorosity based on skeletal density of 1.0000 gcc =.3238 per gram of sampleAvg Pore Diameter 4VS = 20.7362 Angstroms Diameter AngstromsPore Vol ------------------------------- 40- 20 .018940100 - 40 .011461150 - 100 .002834200 - 150 .002613300 - 200 .003591400 - 300 .001235500 - 400 .000840500 .003400Median Pore Diameter based on Pore Vol = 21.287260 Angstroms Standard Deviation based on Pore Vol = 9.243387Median Pore Diameter based on Surface Area = 18.197533 AngstromsStandard Deviation based on Surface Area = 4.590833- KÕt qu¶ chơp BET cđa mÉu vËt liƯu 2 cho thấy diện tích bề mặt vật liệu 2 có giá trị rất lớn 923,66 m2g. - Với những đặc tính về kích thớc và diện tích bề mặt của vật liƯu 2 chóng t«ihy väng vËt liƯu 2 sÏ cã khả năng tách loại tốt asen trong nớc.3.2. Khảo sát khả năng hấp phụ tĩnh của VL1 đối với AsIII a ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ AsIII của VL1Kết quả nghiên cứu ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ As III của VL1 đơc trình bày trong bảng 8 và hình 11:Bảng 8: ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ AsIII của VL1pH 6,06,5 7,07,5 8,08,5 9,0Nồng độ AsIII còn lại ppb 17,6513,4 10,7514,25 26,4533,85 44,3H 96,4797,32 97,8597,15 94,7193,23 91,14Hình 11. Đồ thị biểu diễn ảnh hởng của pH đến khả năng hÊp phô asen45NhËn xÐt: Tõ kÕt qña thùc nghiƯm ta thÊy kh¶ năng hấp phụ đối với asenIII của VL1 bị ¶nh hëng râ rƯt bëi pH dung dÞch trong kho¶ng khảo sát từpH=6 ữ9. -Trong khoảng pH=6ữ 7,5, asenIII bị hấp phụ khá tốt bởi VL1 và đạt cực đạitại pH=7. -Khi pH tăng dần từ pH=7 đến pH=9, khả năng hấp phụ asenIII của VL1giảm rõ rệt. ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ asenIIIcủa VL1 có thĨ gi¶i thÝchnh sau:-12 -8-4 48 1216 20242 46 810 1214 11 45 3Fe0H2+Fe3+Fe2+Fe0H+Fe0H- 4Fe0H+ 2Fe0H3-10 -55 102 46 810pH pEpHH As04 3H As04 2HAs04H As03 3AsSsH2AsS2H As03 22 -2--H×nh 12: Các dạng tồn tại của sắt theo Eh và pH của dung dịchHình 13: Các dạng tồn tại của asen theo Eh và pH của dung dịchQuá trình hấp phụ phụ thuộc chủ yếu vào bản chất bề mặt chất hấp phụ cũng nh bản chất của chất bị hấp phụ. Quá trình hấp phụ AsIII bởi VL1 xảy ra nh sau:trớc hết AsIII đợc oxi hoá lên AsV b»ng MnO2H3AsO3+MnO2 H3AsO4+ Mn2O3, Mn2O3không bề dễ chuyển lại thành MnO2bởi oxi không khí: Mn2O3+ O2kk2MnO2, sau đó AsV đợc hấp phụ trên bề mặt VL1. Từ hình 12,13 ta thấy, trong khoảng pH=6ữ 9 AsV tồn tại chủ yếu ở dạng H2AsO4 -và HAsO4 2-, nên khả năng hấp phụ AsV của VL1 đợc quyết định bởi dạng tồn tại của sắt hidroxit.46ở pH=6 ữ7,5 sắt tồn tại chủ yếu dạng cation FeOH2 +nên chúng có khả năng hút các anion H2AsO4 -và HAsO4 2-thuận lợi quá trình hấp phụ . Khi tăng pH lên cao pH7, sắt tồn tại chủ yếu ở các dạng FeOH3, FeOH4 -, còn AsV vÉn tån t¹i chđ u ë d¹ng HasO4 2-, chóng cùng tích điện âm và đẩy lẫn nhau làm giảm khả năng hấp phụ asen trên bề mặt vật liệu hấp phụ. Theo xu hớng này, trong môi trờngkiềm khả năng hấp phụ AsV sẽ giảm mạnh, chúng tôi đã tận dụng đặc điểm này để giải hấp asen bằng dung dịch NaOH.b Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ AsIII của VL1Kết quả nghiên cứu Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ AsIII của VL1 đơc trình bày trong bảng 8 và hình 14:Bảng 9: Khả năng hấp phụ AsIII của VL1 phụ thuộc vào thời gianThời gianh 0.51 1.52 2.53 3.5Nồng độ AsIII còn lại ppb 48,5645,26 40,3237,31 37,137,25 36,91Hình 14. Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ AsIII của VL1 phụ thuộc vào thời gianNhận xét: kết quả khảo sát cho thấy nồng độ AsIII trong dung dịch giảm khá nhanh ngay thời gian đầu. Từ sau 2h nồng độ asen giảm dần và hầu nh khôngthay đổi, có thể xem 2h là thời gian cân bằng hấp phụ của VL1 đối với asen.47c Khảo sát tải trọng hấp phụ AsIII của VL1 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt LangmuirTừ các kết quả khảo sát ảnh hởng của pH, thời gian đạt cân bằng hấp phụ AsIII của VL1, chúng tôi chọn điều kiện pH=7 và thời gian đạt cân bằng hấp phụlà 2h để tiến hành khảo sát tải trọng hấp phụ AsIII của VL1 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. Các kết quả đợc trình bày trong bảng 10, hình 15 và 16:Bảng 10: Kết quả khảo sát tải trọng hấp phụ AsIII của VL1Nồng độ AsIII ban đầu Cippm Nồng độ AsIII cân b»ngCfppm T¶i träng hÊp phơq mgg Cfq 50,91 2,0450,44 102 40,5 204,26 7,870,54 405,61 17,1950,33 8015,16 32,420,47 10020,49 39,7550,52 20061,67 69,1650,89 300154,6 72,72,13 500302,68 98,663,07Hình 15. Đồ thị sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân bằng của AsIII khi hấp phụ bởi VL148Hình 16. Đồ thị sự phụ thuộc Cfq vào nồng độ cân bằng Cfcđa AsIII khi hÊp phơ bëi VL1NhËn xÐt: Ph¬ng trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir mô tả tốt quá trình hấp phụ asen của vật liệu. Từ đồ thị ta có tải trọng hấp phụ cực đại của VL1 là qmax= 108,69 mgg. Mặc dù VL1 có tải trọng hấp phụ đối với asen là khá lớn, tuy nhiên do VL1điều chế đợc ở dạng bột mịn kích thớc nhỏ cỡ nanomet 50 ữ100nm nên khi áp dụng trong thực tế không thể nhồi lên cột hấp phụ đợc vì chúng dễ bịt cột, tắc dòngchảy. Để giải quyết khó khăn này, chúng tôi quyết định đa VL1 lên chất mang là than hoạt tính có kích thớc lớn và diện tích bề mặt lớn VL2.3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ tĩnh của VL2 đối với AsIII và AsV 3.3.1 Khảo sát sự hấp phụ tĩnh của VL2 đối với AsIIIaảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ AsIII của VL2Kết quả nghiên cứu ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ As III của VL2 đơc trình bày trong bảng 11 và hình 17:Bảng 11: ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ AsIII của VL2pH 66,5 77,5 88,5 Nồng độ AsIII còn lại Cfppb167,15 64,9351,35 99,11 114,66165,37 H66,57 87,0189,73 80,1877,07 66,9349Hình 17. Đồ thị biểu diễn ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ AsIII của VL2. Từ kết qủa thực nghiƯm ta thÊy, ë cïng mét ®iỊu kiƯn nhiƯt ®é, thời gian vàtốc độ lắc, khả năng hấp phụ asen bị ảnh hởng rõ rệt bởi pH. Khả năng hấp phụ tốt nhất tại pH= 7, giảm dần trong môi trờng axit và bazơ.b Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ AsIII của VL2Kết quả nghiên cứu xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ AsIII của VL2 đơc trình bày trong bảng 12 và hình 18:Bảng 12: Khả năng hấp phụ AsIII của VL2 phụ thuộc vµo thêi gianThêi gianh 0,51 1,52 2,53 3,54 4,55 Nång độ AsIII còn lại ppb98,56 80,2171,32 57,3950,1 45,345,31 45,4244,98 45Hình 18. Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ AsIII cđa VL2 phơ thc vµo thêi gian50nhËn xÐt : kết quả khảo sát cho thấy nồng độ asen trong dung dịch giảm khá nhanh từ những giờ đầu tiên. từ sau 3 h nồng độ asen giảm dần và hầu nh khôngthay đổi, nh thế có thể xem 3h là thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu.vậy khi sư dơng vËt liƯu ®Ĩ hÊp phơ ta chØ cần tiến hành trong khoảng thời gian cần thiết là 3giờ.c Khảo sát tải trọng hấp phụ AsIII của VL2 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt LangmuirTừ các kết quả khảo sát ảnh hởng của pH, thời gian đạt cân bằng hấp phụ AsIII của VL2, chúng tôi chọn điều kiện pH=7 và thời gian đạt cân bằng hấp phụlà 2h để tiến hành khảo sát tải trọng hấp phụ AsIII của VL2 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. Các kết quả đợc trình bày trong bảng 13, hình 19 và 20:Bảng 13: Kết quả khảo sát tải trọng hấp phụ AsIII của VL2Nồng độ AsIII ban đầu Cippm Nồng độ AsIII cânbằng Cfppm Tải träng hÊp phôq mgg Cfq10 3,563,22 1,1140 18,8710,57 1,7980 46,2716,87 2,74100 6020 3200 149,8825,06 5,98300 242,9828,51 8,52400 335,4532,28 10,39500 424,3737,82 11,2251Hình 19. Đồ thị sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân bằng của AsIII khi hấp phụ bởi VL2Hình 20. Đồ thị sự phụ thuộc Cfq vào nồng độ cân bằng Cfcủa AsIII khi hấp phụ bởi VL2nhận xét: phơng trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir mô tả tốt quá trình hấp phụ asen của vật liệu. Từ đồ thị ta có tải trọng hấp phụ cực đại của VL2 với AsIII làqmax= 39,84 mgg.523.3.2 Khảo sát khả năng hấp phụ tĩnh của VL2 đối với AsV aảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ AsV của VL2Kết quả nghiên cứu ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ As V của VL2 đơc trình bày trong bảng 14 và hình 17:Bảng 14: ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ AsV của VL2pH 66,5 77,5 88,5 9Nồng độ AsV còn lại Cfppb 52,3223,25 15,1840,26 55,3168,66 97,5H 89,5495,35 96,9691,95 88,9486,27 80,5Hình 21. Đồ thị biểu diễn ảnh hởng của pH đến khả năng hấp phụ AsV của VL2. Từ kết qủa thùc nghiƯm ta thÊy, ë cïng mét ®iỊu kiƯn nhiƯt độ, thời gian vàtốc độ lắc, khả năng hấp phụ AsV bị ảnh hởng rõ rệt bởi pH. Khả năng hấp phụ tốt nhất tại pH= 7, giảm dần trong môi trờng axit và bazơ.b Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ AsV của VL2Kết quả nghiên cứu xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ AsV của VL2 đơc trình bày trong bảng 15 và hình 22:Bảng 15: Khả năng hấp phụ AsV của VL2 phụ thuéc vµo thêi gianThêi gianh0,5 11,5 22,5 33,5 44,5 5Nång độ AsV còn lại ppb99,37 91,4380,38 60,6649,41 44,6241,38 41,542,13 41,2953Hình 22. Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ AsV cđa VL2 phơ thc vµo thêi gianNhËn xÐt : kết quả khảo sát cho thấy nồng độ AsV trong dung dịch giảm khá nhanh từ những giờ đầu tiên. Từ sau 3 h nồng độ asen giảm dần và hầu nhkhông thay đổi, nh thế có thể xem 3h là thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu.vậy khi sư dơng vËt liƯu ®Ĩ hÊp phơ ta chØ cần tiến hành trong khoảng thời gian cần thiếtlà 3 giờ.c Khảo sát tải trọng hấp phụ AsV của VL2 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt LangmuirTừ các kết quả khảo sát ảnh hởng của pH, thời gian đạt cân bằng hấp phụ AsV của VL2, chúng tôi chọn điều kiện pH=7 và thời gian đạt cân bằng hấp phụ là3h để tiến hành khảo sát tải trọng hấp phụ AsV của VL2 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. Các kết quả đợc trình bày trong bảng 16, hình 23 và 24:54Bảng 16: Kết quả khảo sát tải trọng hấp phụ AsV của VL2Nồng độ AsV ban đầu Cippm Nồng độ AsV cân bằngCfppm Tải träng hÊp phôq mgg Cfq 51,9 1,551,23 104,27 2,871,49 4022,05 8,982,46 8044,68 17,662,53 200145,6 27,25,35 300240,64 29,688,11 500427,7 36,1511,83H×nh 23. . Đồ thị sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân bằng của AsV khi hấp phụ bởi VL2Hình 24. Đồ thị sự phụ thuộc Cfq vào nồng độ cân bằng Cfcủa AsV khi hấp phụ bởi VL255Nhận xét: phơng trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir mô tả tốt quá trình hấp phụ asen của vật liệu. Từ đồ thị ta có tải trọng hấp phụ cực đại của VL2 với asenV làqmax= 40,16 mgg.3.4. Khảo sát khả năng hấp phụ, giải hấp phụ, tái hấp phụ của VL2 đối với AsIII, AsV bằng phơng pháp hấp phụ động

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Điều chế và khảo sát khả năng tách loại asen của oxit hỗn hợp Fe - Mn
  • 64
  • 644
  • 2

Tải bản đầy đủ (.doc) (64 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(4.92 MB) - Điều chế và khảo sát khả năng tách loại asen của oxit hỗn hợp Fe - Mn-64 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×