luẬn vĂn nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ...
TRANSCRIPT
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 1/47
Më §Çu
N− íc sö dông cho sinh ho¹t lµ mét nhu cÇu tÊt yÕu cña con ng− êi. Nh− ng
kh«ng ph¶i nguån n−
íc nµo còng cã thÓ ®¸p øng ®ñ c¸c chØ tiªu tiªu chuÈn quy®Þnh an toµn sö dông cho môc ®Ých sinh ho¹t. HiÖn nay, do sù ph¸t triÓn nhanh
chãng cña nÒn c«ng nghiÖp, tèc ®é ®« thÞ ho¸ cïng víi sù bïng næ d©n sè,
con ng− êi ®·, ®ang vµ sÏ ph¶i ®èi mÆt víi vÊn ®Ò c¹n kiÖt tµi nguyªn n− íc. C¸c
nguån n− íc s½n cã ngµy cµng cã xu h− íng bÞ « nhiÔm do c¸c ho¹t ®éng d©n
sinh, c«ng nghiÖp, vµ kh¶ n¨ng kiÓm so¸t c¸c nguån chÊt th¶i cña c¸c quèc gia
kh«ng ®− îc khoa häc vµ chÆt chÏ….
§øng tr− íc t×nh h×nh ®ã cã hai gi¶i ph¸p ®− îc ®− a ra ®Ó gi¶i quyÕt vÊn
®Ò nµy. Mét lµ t×m kiÕm nguån n− íc míi kh«ng bÞ « nhiÔm, gi¶i ph¸p nµy khã
thùc hiÖn do nguån tµi nguyªn n− íc ë mçi quèc gia lµ kh¸c nhau vµ ®ang dÇn
c¹n kiÖt. Hai lµ t×m kiÕm c¸c c«ng nghÖ xö lý c¸c nguån n− íc ®¶m b¶o chÊt
l− îng vµ an toµn cho nhu cÇu sinh ho¹t cña con ng− êi. C¸c c«ng nghÖ nµy ph¶i
®¶m b¶o ®− îc mét sè tiªu chÝ sau ®©y:
•
C«ng nghÖ ®¬n gi¶n , dÔ vËn hµnh, dÔ söa ch÷a• Phï hîp víi ®iÒu kiÖn kinh tÕ cña tõng vïng, tõng ®Þa ph− ¬ng.
• An toµn, th©n thiÖn, kh«ng g©y « nhiÔm trë l¹i ®èi víi m«i tr− êng
§Ó ®¸p øng ®− îc c¶ ba tiªu chÝ trªn lµ rÊt khã kh¨n. Tuy nhiªn tuú tõng vïng,
®Þa ph− ¬ng, mçi quèc gia cã thÓ tù lùa chän cho m×nh nh÷ng c«ng nghÖ hiÖu
qu¶ ®Æc thï.
ë ViÖt Nam c¸c nguån cÊp n− íc tõ c¸c nhµ m¸y chØ cung cÊp 50% l− îngn− íc cÊp, cßn l¹i chñ yÕu ®− îc sö dông tõ nguån n− íc ngÇm. Víi mét ®Êt n− íc
®ang ph¸t triÓn nh− ViÖt Nam kh«ng thÓ hy väng r»ng cã thÓ x©y dùng ®− îc
toµn bé m¹ng l− íi cung cÊp n− íc s¹ch tõ c¸c nhµ m¸y ®Õn c¸c vïng n«ng th«n
xa x«i. ChÝnh v× vËy gi¶i ph¸p chän lùa c¸c thiÕt bÞ nhá lÎ dùa trªn c«ng nghÖ
cao kh«ng sö dông ®Õn c¸c ho¸ chÊt cã gi¸ thµnh hîp lý, ®¬n gi¶n trong duy tu
bæ d− ìng lµ mét ph− ¬ng ¸n hÊp dÉn dÔ ®− îc chÊp nhËn.
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 5053030311
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 2/47
Sù nhiÔm ®éc asen (Asenicosis) xuÊt hiÖn nh− mét th¶m ho¹ m«i tr− êng
®èi víi søc khoÎ con ng− êi. §· cã trªn ba m− ¬i quèc gia cã b¸o c¸o vÒ sù «
nhiÔm asen ®iÓn h×nh nh− : Bangladesh, ¢n ®é, Trung quèc, §µi loan, ViÖt
Nam, Th¸i Lan, Campuchia, Chilª, Achentina, Mªxic«, §øc, Mü…Do asen cã tÝnh ®éc cao trong n− íc ¨n uèng nªn tæ chøc y tÕ thÕ giíi
(WHO) ®· khuyÕn c¸o gi¶m tiªu chuÈn vÒ nång ®é asen tõ 50 μg/l xuèng 10
μg/l. C¸c c«ng nghÖ th«ng th− êng hiÖn ®ang sö dông trong xö lý n− íc sinh
ho¹t (chñ yÕu nh»m xö lý s¾t, mangan vµ lµm trong n− íc) hÇu nh− kh«ng cã
kh¶ n¨ng xö lý triÖt ®Ó asen ë møc an toµn cao nµy. ViÖc quy ®Þnh møc an toµn
cao trong n− íc ¨n uèng nh»m môc tiªu an toµn søc khoÎ cho céng ®ång songl¹i gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n trong c«ng nghÖ xö lý. C¸c c«ng nghÖ ¸p dông ph¶i
®¶m b¶o t¸ch lo¹i hÇu nh− triÖt ®Ó c¸c d¹ng asen tån t¹i trong n− íc.
Trong thêi gian qua céng ®ång khoa häc ®· kh«ng ngõng c¶i tiÕn c¸c
c«ng nghÖ vµ vËt liÖu s½n cã vµ t×m tßi thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c vËt liÖu míi cã
nh÷ng tÝnh n¨ng hÊp phô asen cao h¬n. §Æc biÖt sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña
khoa häc c«ng nghÖ nano ®· t¹o ra sù thay ®æi mang tÝnh ®ét ph¸ trong mäi
lÜnh vùc cuéc sèng trong ®ã cã lÜnh vùc xö lý m«i tr− êng. N¨m 2004 c¸c nhµ
khoa häc ®· ph¸t hiÖn ®− îc hiÖu øng hÊp phô asen b»ng vËt liÖu nano s¾t tõ,
trong ®ã Fe3O4 kÝch th− íc 20 nm cã kh¶ n¨ng hÊp phô asen gÊp 200 lÇn so víi
vËt liÖu Fe3O4 kÝch th− íc 300nm. Chóng hÊp phô ®− îc c¶ hai d¹ng As(III) vµ
As(V). Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, c¸c nghiªn cøu vÒ c«ng nghÖ nano trªn nÒn
t¶ng Fe3O4 ë ViÖt Nam còng ®· ®− îc nhiÒu nhãm nghiªn cøu quan t©m ph¸t
triÓn vµ ®· cã nh÷ng thµnh c«ng (phßng V« c¬ ViÖn Hãa Häc – ViÖn KH&CNViÖt Nam).
Trªn thùc tÕ cã rÊt nhiÒu vËt liÖu ®· ®− îc nghiªn cøu vµ thö nghiÖm ®Ó
hÊp phô asen trong n− íc. Trong sè ®ã, ng− êi ta chó ý nhiÒu ®Õn c¸c vËt liÖu
trªn nÒn s¾t vµ c¸c hîp chÊt cña s¾t hoÆc tæ hîp composite cña chóng víi c¸c
thµnh phÇn kh¸c v× chóng ®Òu cã n¨ng l− îng bÒ mÆt lín, diÖn tÝch bÒ mÆt cao,
c¸c hîp chÊt s¾t ®Òu cã kh¶ n¨ng hÊp phô asen cao, nguyªn liÖu rÎ, th©n thiÖn
m«i tr− êng, kh«ng khã kh¨n trong chÕ t¹o, vËt liÖu kh«ng ®ßi hái ®é tinh khiÕt
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 5053030312
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 3/47
cao. Sù cã mÆt cña c¸c t¹p chÊt kh¸c nh− Co, Ni, Zn ... kh«ng nh÷ng kh«ng
lµm ¶nh h− ëng ®Õn n¨ng lùc hÊp phô mµ cßn cã t¸c dông tÝch cùc.
Trªn c¬ së c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu chÕ t¹o vËt liÖu nano s¾t tõ nh»m môc
tiªu hÊp phô asen ®· ®− îc th«ng b¸o trong c¸c tµi liÖu quèc tÕ còng nh− trongn− íc, víi môc tiªu t×m c¸ch chÕ t¹o ra mét vËt liÖu cã hiÖu n¨ng cao trong xö lý
asen vµ phï hîp víi ®iÒu kiÖn kinh tÕ còng nh− ®Æc thï cña ViÖt Nam chóng t«i
x©y dùng ®Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ t¹o oxyt s¾t tõ kÝch th− íc nano tõ nguyªn
liÖu kÜ thuËt rÎ tiÒn, øng dông trong xö lý Asen trong n− íc sinh ho¹t.
Môc ®Ých cña ®Ò tµi
•
ChÕ t¹o nano oxit s¾t tõ Fe3O4 b»ng ph−
¬ng ph¸p ®ång kÕt tñatrong dung dÞch tõ s¾t tinh khiÕt vµ s¾t kü thuËt.
• X¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr− ng c¬ b¶n cña vËt liÖu
• Nghiªn cøu kh¶ n¨ng hÊp phô asen cña vËt liÖu.
• S¬ bé ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng sö dông vËt liÖu trong thùc tÕ b»ng quy
tr×nh ®¬n gi¶n hÊp phô – keo tô - l¾ng, läc .
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 5053030313
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 4/47
Ch− ¬ng I
Tæng Quan
I. Asen, HiÖn tr¹ng « nhiÔm trong n− íc ngÇm
I.1. ¶nh h− ëng cña asen ®Õn søc khoÎ con ng− êi
Asen lµ mét nguyªn tè ph©n bè ph©n t¸n trªn tr¸i ®Êt, hÇu nh− cã thÓ
ph¸t hiÖn ra sù hiÖn diÖn cña nã trong tÊt c¶ c¸c mÉu ®Êt ®¸, kho¸ng vËt vµ
trong c¸c mÉu ®éng thùc vËt... . Asen ®¬n chÊt lµ mét chÊt r¾n mµu tr¾ng, rÊt
®éc, n»m ë vÞ trÝ 33 trong b¶ng b¶ng hÖ thèng tuÇn hoµn, khèi l− îng ph©n tö
74.92, kh«ng tan trong n− íc.
Asen lµ nguyªn tè cÇn thiÕt cho c¬ thÓ khi ë hµm l− îng rÊt thÊp, nh− ng
l¹i lµ chÊt ®éc cùc m¹nh khi ë hµm l− îng ®ñ lín. Tuy asen cã vai trß trong trao
®æi nuclªin, tæng hîp protit vµ hªmoglobin, nh− ng vÒ mÆt sinh häc, asen lµ chÊt
®éc cã thÓ g©y rÊt nhiÒu bÖnh kh¸c nhau.
Con ®− êng x©m nhËp chñ yÕu cña asen vµo c¬ thÓ lµ qua ®− êng ¨n uèng.
Asen ®i vµo c¬ thÓ con ng− êi trong mét ngµy ®ªm th«ng qua chuçi thøc ¨n
kho¶ng 1mg, qua bôi, kh«ng khÝ lµ 1,4 μg vµ qua c¸c ®− êng kh¸c lµ 0,04-1,4
μg. Hµm l− îng asen trong c¬ thÓ ng− êi kho¶ng 0,08 - 0,2 ppm, nh÷ng ng− êi
b×nh th− êng cã tæng l− îng asen trung b×nh kho¶ng 1,4 mg. Asen tËp trung
trong gan, thËn, hång cÇu, hemoglobin ®Æc biÖt tËp trung trong n·o, x− ¬ng, da,
phæi, tãc [3].
§èi víi c¬ thÓ con ng− êi asen g©y ra 3 hiÖu øng sinh ho¸ lµ: lµm ®«ng tô
protein, t¹o phøc víi coenzym vµ ph¸ huû qu¸ tr×nh photpho ho¸.
Asen x©m nhËp c¬ thÓ con ng− êi sau 10-15 n¨m sÏ g©y ra c¸c bÖnh cã
liªn quan ®Õn asen nh÷ng triÖu chøng ®Çu tiªn lµ t¨ng huyÕt ¸p vµ gluco trong
m¸u, thÓ tr¹ng yÕu, khã thë, ho, xuÊt hiÖn c¸c ®èm s¾c tè d− íi da, dµy biÓu b×
vµ sõng ho¸ da. Tõ ®ã th× cã thÓ dÉn tíi t¾c m¹ch m¸u ngo¹i biªn (sõng ho¸ da,
bÖnh ch©n ®en). Ngoµi ra ng− êi ta cßn ph¸t hiÖn thÊy r»ng nhiÔm asen cßn lµm
t¨ng nguy c¬ g©y ung th− da, c¸c c¬ quan néi t¹ng, nhÊt lµ ë gan, thËn, bµng
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 5053030314
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 5/47
quang, phæi... vµ dÉn tíi tö vong. MÆc dï nÒn y häc thÕ giíi ®· tèn nhiÒu c«ng
søc vµ tiÒn b¹c nh»m t×m ra thuèc vµ c¸c ph¸c ®å ®iÒu trÞ nh− ng cho ®Õn nay
vÉn ch− a cã thuèc vµ c¸c liÖu ph¸p ®iÒu trÞ h÷u hiÖu cho c¸c c¨n bÖnh cã liªn
quan ®Õn nhiÔm ®éc asen.T¹i ViÖt Nam vµo n¨m 2002 bé y tÕ ®· quy ®Þnh tiªu chuÈn nång ®é asen
trong n− íc ¨n uèng lµ 10 μg/l .[17]
I.2. ¤ nhiÔm asen trong n− íc ngÇm trªn thÕ giíi
¤ nhiÔm asen trong n− íc ngÇm ®· trë thµnh mét vÊn ®Ò mang tÝnh toµn
cÇu. C¸c ®iÒu tra kh¶o s¸t sù « nhiÔm asen trong n− íc ngÇm ®· ®− îc thùc hiÖn
ë nhiÒu n− íc chøng tá r»ng cã trªn ba m− ¬i quèc gia ®ang ph¶i ®èi mÆt víi
nh÷ng nguy c¬ tiÒm tµng vÒ « nhiÔm asen. §iÓn h×nh lµ: Ê n §é, §µi Loan,
Arhentina, Trung Quèc, M«ng Cæ, Mehico, Th¸i Lan, Chile, Bangladesh, Mü,
Campuchia, Việt Nam... [1,2,3]
H×nh1: B¶n ®å c¸c khu vùc « nhiÔm asen trªn thÕ giíi
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 5053030315
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 6/47
T¹i Bangladesh trong tæng sè 140 triÖu d©n cã h¬n 95 % tæng d©n sè hiÖn
®ang sö dông n− íc ngÇm cho môc ®Ých ¨n uèng vµ sinh ho¹t, kho¶ng tõ 30 - 35
triÖu ng− êi d©n Bangladesh ®ang sö dông n− íc uèng cã chøa asen víi nång ®é
lín h¬n 50 μg/l, 46 -75 triÖu ng− êi sö dông n− íc cã nång ®é asen> 10 μg/l.HiÖn t− îng nhiÔm ®éc asen t¹i Bangladesh ®· làm cho h¬n 200-270.000 ca tö
vong (1998). Tæ chøc y tÕ thÕ giíi coi sù nhiÔm ®éc tËp thÓ t¹i Bangladesh lµ
“Th¶m ho¹ m«i tr− êng lín nhÊt tõ tr− íc ®Õn nay trong lÞch sö thÕ giíi hiÖn
®¹i.” [20]
T¹i T©y Bengan Ê n ®é ( cã tæng d©n sè lµ 34 triÖu ng − êi) hiÖn cã
kho¶ng 1 triÖu ng− êi ®ang ph¶i uèng n− íc cã nång ®é asen > 50 μg/l , 5 triÖu
ng− êi ®ang ph¶i uèng n− íc cã nång ®é asen > 10 μg/l . Sè ng− êi ®· tö vong ë
c¸c quèc gia kh¸c − íc l− îng lµ vµi chôc ngh×n ng− êi. Trªn toµn thÕ giíi cã trªn
100 triÖu ng− êi ®ang ph¶i ®èi ®Çu víi c¸c nguy c¬ tiÒm tµng vÒ « nhiÔm asen.
ë mçi quèc gia, víi ®Æc ®iÓm ®Þa lý, cÊu tróc ®Þa chÊt vµ nÒn kinh tÕ kh¸c nhau
cã møc ®é « nhiÔm kh¸c nhau. Tuy nhiªn, sù « nhiÔm asen trong n− íc ngÇm
®ang lµ mét th¸ch thøc mang tÝnh toµn cÇu[6]/ B¶n ®å ph©n bè c¸c vïng «nhiÔm asen trªn thÕ giíi ®− a ra trªn h×nh 1.
I.3. ¤ nhiÔm asen trong n− íc ngÇm ë ViÖt Nam.
D©n sè ViÖt Nam theo th«ng b¸o cña Tæng côc thèng kª n¨m 2006 lµ 84
triÖu ng− êi − íc l− îng n¨m 2008 lµ 86 ng− êi sèng trªn diÖn tÝch 331.690 km2,
víi 80 % d©n sèng ë n«ng th«n. Nguån n− íc ngÇm cña vïng ch©u thæ cña s«ng
Mek«ng vµ s«ng Hång hiÖn nay ®ang ®−
îc sö dông réng r·i ®Ó lµm n−
íc ¨nuèng. N¨m 1982, víi sù trî gióp cña tæ chøc UNICEF, ®· cã kho¶ng 200.000
giÕng n− íc ®− îc khoan ®Ó phôc vô cho nhu cÇu ng− êi d©n, sau ®ã rÊt nhiÒu gia
®×nh ®· tù khoan n− íc ®Ó dïng. TÝnh ®Õn nay, t¹i vïng ch©u thæ s«ng Hång, sè
giÕng khoan khai th¸c n− íc ngÇm cã thÓ lªn tíi 150.000 ®Õn 1 triÖu giÕng vµ ®a
sè lµ giÕng n− íc t− nh©n [3]. V× vËy, sè l− îng giÕng khoan ë ViÖt Nam hiÖn rÊt
lín, ch− a thÓ thèng kª vµ qu¶n lý ®− îc. §¸ng tiÕc lµ mÆc dï khai th¸c n− íc
ngÇm lµ ph− ¬ng thøc chñ yÕu cung cÊp n− íc cho c¸c vïng d©n c− mµ hÖ thèng
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 5053030316
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 7/47
m¹ng l− íi cung cÊp n− íc s¹ch kh«ng v− ¬n tíi ®− îc, tuy nhiªn chÊt l− îng n− íc
ngÇm kh«ng ®¹t c¸c tiªu chÈn an toµn cho ¨n uèng l¹i mang tÝnh phæ biÕn ®Æc
biÖt víi c¸c nguyªn tè ®éc h¹i nh− asen vµ c¸c kim lo¹i nÆng kh¸c....
Theo ®¸nh gi¸ cña WHO n− íc ta cã h¬n 10 triÖu ng− êi cã thÓ ph¶i ®èi mÆtvíi nguy c¬ tiÒm tµng vÒ nhiÔm ®éc asen. Theo c¸c th«ng b¸o cña Bé Tµi
Nguyªn M«i Tr− êng: C¸c tØnh ®ång b»ng s«ng Hång nh− Phó Thä, Thanh Ho¸,
Qu¶ng Ninh, Hµ T©y, H¶i Phßng, Th¸i B×nh, Nam §Þnh, Ninh B×nh.... §íi
duyªn h¶i, miÒn Trung còng cã biÓu hiÖn « nhiÔm asen ë trÇm tÝch biÓn ven bê
mét sè vïng ë Qu¶ng Ng·i, Phó Yªn. Nguån « nhiÔm chñ yÕu lµ do cÊu tróc
®Þa chÊt vµ c¸c ho¹t ®éng nh©n sinh. Khu vùc ®ång b»ng s«ng Cöu Long: møc
®é « nhiÔm t− ¬ng ®èi nÆng nÒ t¹i 4 tØnh Long An, §ång Th¸p, An Giang, Kiªn
Giang.
H×nh2: B¶n ®å c¸c khu vùc « nhiÔm asen trªn toµn quèc
ChÝnh Phñ ViÖt Nam chØ ®¹o Bé N«ng NghiÖp vµ Ph¸t triÓn n«ng th«n chñ
tr×, phèi hîp cïng c¸c c¬ quan kh¸c x©y dùng “ Ch− ¬ng tr×nh hµnh ®éng vÒ
Asen vµ c¸c thµnh phÇn ®éc h¹i trong n− íc sinh ho¹t ” víi néi dung ®iÒu tra,
®¸nh gi¸, quan tr¾c hµm l− îng asen... x¸c ®Þnh l¹i c¸c vïng « nhiÔm, ®Ò ra
ph− ¬ng ¸n xö lý t¹i c¸c vïng « nhiÔm. Ngoµi ra n¨m 2006 dù ¸n “ Gi¶m thiÓu
t¸c h¹i cña th¹ch tÝm (Asen) trong nguån n− íc sinh ho¹t ë ViÖt Nam” víi tæng
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 5053030317
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 8/47
kinh phÝ ®Çu t− lµ 17,6 tû ®ång ®· ®− îc khëi ®éng vµ cho ®Õn cuèi n¨m 2008
chóng ta ®· c¬ b¶n x©y dùng xong b¶n ®å ph©n bè c¸c vïng « nhiÔm asen trªn
c¶ n− íc. Ph©n bè c¸c vïng nhiÔm asen trªn toµn quèc ®− a ra trªn h×nh 2 [2,3]
I.4. Asen trong m«i tr− êng n− íc
Asen cã trong kho¶ng h¬n 250 lo¹i kho¸ng tù nhiªn kh¸c nhau nh− :
Reaglar As4S4, Orpoment As3S3....Trong cÊu tróc cña c¸c lo¹i kho¸ng vËt nµy,
asen th− êng ®i kÌm víi mét sè nguyªn tè kh¸c nh− Fe, Ni, Co, Cu, S, Ca, Mg.
Asen th− êng xuÊt hiÖn trong m¹ch n− íc ®Þa nhiÖt, nói löa, suèi n− íc nãng v.v.
Lo¹i quÆng chøa nhiÒu asen nhÊt lµ quÆng Arsenopyrit [1]
Trong m«i tr− êng n− íc asen tån t¹i chñ yÕu ë c¸c d¹ng sau:
R3As(R=H, - CH3, - Cl) (Arsines)
As (III) (H3AsO3) (Arsenites)
As (IV) (H2AsO4-, HAsO4
2-) (Arsenates)
RnAsO(OH)2n-1(n=1,2) (Organo- Acids)
H×nh 3 ®− a ra cÊu tróc cña c¸c d¹ng asen tån t¹i trong m«i tr− êng n− íc:
H×nh 3: CÊu tróc cña c¸c d¹ng asen trong m«i tr− êng n− íc
Trong m«i tr− êng n− íc asen kh«ng tån t¹i ë d¹ng ®¬n chÊt, mµ lu«n tån t¹ië d¹ng hîp chÊt víi ho¸ trÞ III hoÆc ho¸ trÞ V. Tuy nhiªn, c¸c d¹ng asen h÷u c¬
trong n− íc ngÇm Ýt ®éc vµ kh«ng phæ biÕn nh− c¸c d¹ng asen v« c¬. Hai d¹ng
asen v« c¬ th− êng gÆp lµ arsenite - As(III) hoÆc arsenate - As(V). D¹ng As(V
trong n− íc ngÇm tån t¹i d− íi d¹ng H3AsO41- (trong m«i tr− êng pH ®Õn gÇn
trung tÝnh), vµ d¹ng HAsO42- (trong m«i tr− êng kiÒm). Hîp chÊt H3AsO3 ®− îc
h×nh thµnh chñ yÕu trong m«i tr− êng oxi ho¸ - khö yÕu. C¸c hîp chÊt asen víi
Na cã tÝnh hoµ tan rÊt cao. Nh÷ng hîp chÊt cña asen víi Ca, Mg vµ c¸c hîp
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 5053030318
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 9/47
chÊt asen h÷u c¬ trong m«i tr− êng pH gÇn trung tÝnh, nghÌo Ca th× ®é hoµ tan
kÐm h¬n c¸c hîp chÊt h÷u c¬, ®Æc biÖt lµ asen-axit fulvic, cã xu h− íng t¨ng ®é
hoµ tan theo ®é pH vµ tû lÖ asen/axit fulvic. C¸c hîp chÊt As5+ h×nh thµnh theo
ph− ¬ng thøc nµy. Phøc chÊt asen nh− vËy cã thÓ chiÕm tíi 80% c¸c d¹ng hîpchÊt tån t¹i trong n− íc ngÇm.
I.4. 1. C¸c nguån g©y « nhiÔm asen trong n− íc ngÇm.
Asen g©y « nhiÔm m«i tr− êng cã hai nhuån gèc chÝnh
H×nh 4: C¸c nguån g©y nhiÔm ®éc asen
- Nguån gèc tù nhiªn: Asen tÝch tô trong c¸c tÇng trÇm tÝch chøa n− íc, khi
®iÒu kiÖn m«i tr− êng thay ®æi, nã ®− îc gi¶i phãng vµ ®i vµo n− íc ngÇm d− íi
d¹ng c¸c ion gièng nh− sù hoµ tan tù nhiªn cña kho¸ng chÊt vµ quÆng.
- Nguån gèc nh©n t¹o: Bao gåm c¸c chÊt th¶i cña c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt
c«ng nghiÖp (®Æc biÖt lµ c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt thuû tinh, khai kho¸ng, luyÖn
kim, ®å gèm, thuéc da, s¶n xuÊt thuèc nhuém vµ c¸c chÊt mµu ®Ó cho s¬n, chÊt
b¶o qu¶n gç...), viÖc sö dông ph©n bãn, ho¸ chÊt b¶o vÖ thùc vËt vµ c¸c ho¸
chÊt ®éc trong chiÕn tranh. Ngoµi ra viÖc khai th¸c n− íc ngÇm mét c¸ch å ¹t
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 5053030319
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 10/47
kh«ng cã kÕ ho¹ch còng lµ nguyªn nh©n lµm cho nguån n− íc ngÇm bÞ «
nhiÔm[5]. H×nh 4 ®− a ra s¬ ®å c¸c nguån g©y « nhiÔm asen
I.4.2 C¬ chÕ th©m nhËp
Asen th©m nhËp vµo n− íc b»ng c¸c qu¸ tr×nh hoµ tan c¸c kho¸ng chÊt tù
nhiªn cã trong lßng ®Êt (cã h¬n 250 lo¹i kho¸ng vËt chøa asen). Do c¸c qu¸
tr×nh phong ho¸ ®Êt ®¸, c¸c ho¹t ®éng ®Þa nhiÖt, thuû ®Þa ho¸ còng nh− cã sù
tham gia cña c¸c hÖ vi khuÈn yÕm khÝ mµ asen tõ tr¹ng th¸i kh«ng tan di
chuyÓn vµo nguån n− íc ngÇm. Cho ®Õn hiÖn nay ng− êi ta còng ch− a thèng nhÊt
®− îc ¶nh h− ëng cña qu¸ tr×nh nµo lµ chñ yÕu. Tuy nhiªn cã hai xu h− íng lý
gi¶i sù di chuyÓn cña c¸c d¹ng asen kh«ng tan vµo trong m«i tr− êng n− íc:- Chu tr×nh tuÇn hoµn theo mïa kh« vµ mïa m− a
- Do ho¹t ®éng cña c¸c vi khuÈn yÕm khÝ.
- Ngoµi ra c¸c nguån ph¸t th¶i chøa asen do ho¹t ®«ng cña con ng− êi cã
thÓ trùc tiÕp thÊm xuèng tÇng chøa n− íc lµm asen di chuyÓn vµo n− íc ngÇm.
I.5. C¸c ph− ¬ng ph¸p xö lý Asen.
I.5.1 C¸c qu¸ tr×nh c¬ b¶n.
C¸c c«ng nghÖ ®Ó xö lý n− íc nhiÔm asen c¬ b¶n ®Òu dùa trªn mét sè qu¸
tr×nh sau (h×nh 5):
H×nh 5: C¸c qu¸ tr×nh xö lý asen c¬ b¶n
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303110
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 11/47
+ Qu¸ tr×nh «xy ho¸ khö: C¸c qu¸ tr×nh nµy kh«ng lo¹i bá ®− îc asen trong
n− íc nh− ng gãp phÇn lµm t¨ng thªm hiÖu qu¶ cña c¸c qu¸ tr×nh sau ®ã.
+ Qu¸ tr×nh kÕt tña: §− a asen tõ d¹ng tan vÒ d¹ng kh«ng tan vÝ dô nh− calcium
arsenat. ChÊt r¾n nµy cã thÓ lÊy ra khái n− íc nhê qu¸ tr×nh l¾ng vµ läc. C¸c
chÊt keo tô ®− îc ®− a vµo trong n− íc, khi thuû ph©n chóng kÕt tô d− íi d¹ng
b«ng cã kh¶ n¨ng hÊp phô asen vµ ®− îc t¸ch ra khái n− íc nhê qu¸ tr×nh l¾ng vµ
läc.
+ Qu¸ tr×nh hÊp phô vµ trao ®æi ion: RÊt nhiÒu vËt liÖu trªn c¬ së c¸c hîp chÊt
cña Al , Fe, Mn… cã ¸i lùc m¹nh víi asen ë tr¹ng th¸i hoµ tan. Asen bÞ hÊp phô
t¹i c¸c t©m hÊp phô trªn bÒ mÆt vËt liÖu r¾n. C¸c ®¸nh gi¸ ®Òu cho r»ng chónglµ c¸c vËt liÖu cã hiÖu qu¶ cao trong viÖc lo¹i bá asen trong n− íc. Trao ®æi ion
cã thÓ coi lµ mét tr− êng hîp riªng cña hÊp phô.
+ Qu¸ tr×nh t¸ch r¾n- láng: C¸c qu¸ tr×nh kÕt tña, ®ång kÕt tña, keo tô, hÊp phô
vµ trao ®æi ion ®Òu chuyÓn asen tõ d¹ng tan vÒ d¹ng kh«ng tan hoÆc n»m trong
mét vËt liÖu r¾n. Trong mét vµi tr− êng hîp chÊt r¾n lµ c¸c huyÒn phï l¬ löng vµ
kh«ng thÓ t¸ch chóng b»ng qu¸ tr×nh l¾ng, do ®ã cÇn sö dông c¸c qu¸ tr×nh läc.
Trªn thùc tÕ viÖc sö dông läc c¸t sÏ ®em l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao.
+ Qu¸ tr×nh mµng: Sù ph¸t triÓn cña c¸c mµng läc nano vµ mµng thÈm thÊu
ng− îc RO cã kh¶ n¨ng t¸ch ®Õn trªn 99% c¸c d¹ng asen hoµ tan trong n− íc lµ
mét sù ph¸t triÓn v− ît bËc trong xö lý n− íc sinh ho¹t còng nh− n− íc tinh khiÕt.
Tuy nhiªn c«ng nghÖ nµy rÊt ®¾t vµ ®ßi hái ph¶i chi phÝ cho mét hÖ thèng tiÒn
xö lý ®¹t chÊt l− îng cao.
+ Qu¸ tr×nh hÊp thô thùc vËt: Cã rÊt nhiÒu loµi thùc vËt cã kh¶ n¨ng hÊp thôasen trong ®Êt, n− íc, ®iÓn h×nh lµ loµi c©y D− ¬ng xØ (Pteris vittata) ®− îc coi lµ
thùc vËt siªu hÊp thô asen trong ®Êt. C«ng nghÖ nµy ®− îc coi lµ c«ng nghÖ rÎ
tiÒn xong chØ phï hîp víi c¸c n− íc ph¸t triÓn trong viÖc c¶i t¹o ®Êt. [4]
I.5.2. C¸c c«ng nghÖ ®· vµ ®ang ®− îc sö dông
- Keo tô víi muèi s¾t : cã thÓ lo¹i bá trªn 90 % As(V) vµ 60 % As(III). Chi phÝ
rÎ tuy nhiªn øng dông víi quy m« nhá.
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303111
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 12/47
- C«ng nghÖ s÷a v«i: lo¹i bá trªn 90% As(V) vµ lo¹i bá d− íi 30% As(III).
Ph− ¬ng ph¸p nµy phï hîp víi lµm mÒm n− íc. Nh− ng tiªu tèn mét l− îng lín,
bÊt lîi v× lµm t¨ng pH, t¹o ra mét l− îng bïn lín khã qu¶n lý. Chi phÝ ®¾t h¬n so
víi ph− ¬ng ph¸p keo tô.- Dïng nh«m ho¹t tÝnh: Lo¹i bá ®− îc trªn 90% As(V) vµ lo¹i bá trªn 30%
As(III), ph− ¬ng ph¸p nµy khã kh¨n trong viÖc lo¹i bá As(III). C¸c ion PO43-,
SO42-, Cl-, F- lµm gi¶m hiÖu suÊt t¸ch. HiÖu suÊt xö lý thÊp kÐo dµi, n− íc nguån
giµu mangan vµ s¾t cÇn thiÕt ph¶i xö lý tr− íc, chi phÝ cao.
- C«ng nghÖ mµng : cã kh¶ n¨ng xö lý ®− îc 99% As(III) vµ As(V). Nh− mµng
läc RO, vi läc....c«ng nghÖ nµy ¸p dông víi c¸c n− íc ph¸t triÓn. §ßi hái ph¶i cãhÖ chi phÝ cao.
- Ch− ng cÊt b»ng n¨ng l− îng mÆt trêi: ThiÕt bÞ ch− ng cÊt b»ng n¨ng l− îng mÆt
trêi cã thÓ sö dông ®Ó xö lý n− íc nhiÔm asen, vi khuÈn, lµm ngät n− íc biÓn,
n− íc lî, vv... N− íc cÇn xö lý ®− îc nung nãng lªn vµ bay h¬i nhê n¨ng l− îng
mÆt trêi, sau ®ã ng− ng tô l¹i trªn bÒ mÆt phÝa trong thiÕt bÞ thu n− íc d¹ng tÊm
vµ ch¶y vµo bÓ chøa- C«ng nghÖ thùc vËt : Sö dông kh¶ n¨ng hÊp phô asen cña c¸c lo¹i thùc vËt.
Ng− êi ta tiÕn hµnh trång c¸c lo¹i thùc vËt nµy ®Ó hÊp thô asen trong ®Êt, n− íc.
C«ng nghÖ nµy ®− îc ®¸ng gi¸ lµ rÎ tiÒn vµ rÊt phï hîp víi c¸c n− íc ph¸t riÓn
trong viÖc c¶i t¹o ®Êt.
I.5.3. Xu h− íng sö dông vËt liÖu vµ c«ng nghÖ míi trong xö lý asen
HÇu hÕt c¸c c«ng nghÖ xö lý asen trªn trõ c«ng nghÖ mµng läc ra cßn l¹i
®Òu kh«ng thÓ lo¹i bá hoµn toµn As(III) trong n− íc ngÇm vµ mét sè ph− ¬ng
ph¸p chi phÝ cao, khã kh¨n khi ¸p dông ®èi víi c¸c vïng n«ng th«n. HiÖn nay,
c¸c nhµ khoa häc ®· vµ ®ang nghiªn cøu ¸p dông xö lý asen trªn nÒn vËt liÖu
hÊp phô kh¸c nhau nh− : c¸c hîp chÊt oxyt s¾t, oxyt titan, oxyt silic; sÐt kho¸ng
(caolanh, bentonite ...); boxit, hematite, felspat; chitin vµ chitosan; bonechar;
quÆng oxit mangan, c¸t bäc mét líp oxyt s¾t hoÆc dioxit mangan MnO2; c¸c vËtliÖu xellulo (mïn c− a, bét giÊy b¸o). Ng− êi ta t×m c¸ch khai th¸c triÖt ®Ó tÝnh
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303112
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 13/47
chÊt næi tréi cña c«ng nghÖ vËt liÖu míi ( C«ng nghÖ vËt liÖu nano) víi c¸c
nguyªn liÖu rÎ tiÒn dÔ khai th¸c trong n− íc hoÆc c¸c nguyªn liÖu cã trong thiªn
nhiªn. Sù ¸p dông mét tæ hîp nh− vËy dÔ dµng t¹o ra c¸c vËt liÖu cã hiÖu n¨ng
cao, cã gi¸ thµnh rÎ vµ mét ®iÒu kiÖn tiªn quyÕt lµ cã hiÖu qu¶ ®èi víi mçi quècgia.
II. C«ng nghÖ nano vμ vËt liÖu nano
II.1 C«ng nghÖ nano
ThuËt ng÷ “ c«ng nghÖ nano” ®· xuÊt hiÖn tõ nh÷ng n¨m 70 cña thÕ kû 20.
Theo Viện hàn l©m hoàng gia Anh quốc ®· ®Þnh nghÜa [10] :
C«ng nghÖ nano lµ ngµnh c«ng nghÖ liªn quan ®Õn viÖc thiÕt kÕ, ph©n tÝch,chÕ t¹o vµ øng dông c¸c cÊu tróc, thiÕt bÞ vµ hÖ thèng b»ng viÖc ®iÒu khiÓn h×nh
d¸ng, kÝch th− íc trªn quy m« nano met (1nm = 10-9m).
II.2 VËt liÖu nano
VËt liÖu nano cã thÓ ®− îc ®Þnh nghÜa mét c¸ch kh¸i qu¸t lµ lo¹i vËt liÖu mµ
trong cÊu tróc cña c¸c thµnh phÇn cÊu t¹o nªn nã Ýt nhÊt ph¶i cã mét chiÒu ë
kÝch th− íc nanomet.
VËt liÖu nano cã thÓ tån t¹i ë ba tr¹ng th¸i: r¾n, láng, khÝ. Trong ®ã vËt liÖu
nano r¾n ®ang ®− îc quan t©m nghiªn cøu nhiÒu nhÊt, sau ®ã ®Õn vËt liÖu láng
vµ khÝ.
Cã thÓ ph©n chia vËt liÖu nano thµnh 3 lo¹i dùa trªn h×nh d¹ng:
• VËt liÖu nano ba chiÒu (hay cßn gäi lµ vËt liÖu nano kh«ng chiÒu) lµ vËt
liÖu cã c¶ 3 chiÒu ®Òu cã kÝch th− íc nanomet, vÝ dô nh− ®¸m nano, dungdÞch keo nano, h¹t nano...
• VËt liÖu nano hai chiÒu lµ vËt liÖu trong ®ã chØ cã 2 chiÒu kÝch th− íc
nanomet, vÝ dô nh− : mµng nano...
• VËt liªu nano mét chiÒu lµ vËt liÖu trong ®ã chØ cã duy nhÊt chiÒu cã
kÝch th− íc nano met, vÝ dô nh− : èng nano, d©y nano...
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303113
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 14/47
II.3. ø ng dông cña vËt liÖu nano
Do c¸c tÝnh n¨ng kú diÖu cña c«ng nghÖ vµ vËt liÖu nano ®· t¹o ra søc
m¹nh vÒ kinh tÕ, qu©n sù vµ t¹o ra nh÷ng s¶n phÈm hoµn toµn míi mang tÝnh
®ét ph¸ trong mäi lÜnh vùc x· héi. V× lÏ ®ã hiÖn nay trªn thÕ giíi ®ang ph¸t
triÓn vµ øng dông c«ng nghÖ nano. Cã thÓ kÓ tíi mét sè n− íc nh− : Hoa Kú,
NhËt B¶n, Trung Quèc, Nga vµ mét sè n− íc Ch©u ¢u.... C¸c quèc gia nµy
chÝnh phñ ®· giµnh mét phÇn ng©n quü ®¸ng kÓ hç trî cho viÖc nghiªn cøu øng
dông thùc tiÔn cña ngµnh c«ng nghÖ nano [9]. ë ViÖt Nam, tuy chØ míi tiÕp cËn
c«ng nghÖ nano trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y nh− ng nhiÒu trung t©m khoa häc nh−
ViÖn VËt Lý, ViÖn Ho¸ Häc, ViÖn VËt LiÖu thuéc ViÖn Khoa Häc vµ C«ngNghÖ ViÖt Nam, ViÖn Kü ThuËt Qu©n Sù... kÕt hîp cïng c¸c tr− êng §¹i häc
Quèc Gia Hµ Néi, §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi, §¹i häc Quèc Gia Thµnh Phè
Hå ChÝ Minh, §¹i häc S− Ph¹m Hµ Néi...®· vµ ®ang triÓn khai nhiÒu ®Ò tµi vÒ
c«ng nghÖ nano ®· thu ®− îc nhiÒu thµnh qu¶ ®¸ng kÓ. Mét sè øng dông cña
quan träng cña vËt liÖu nano ®− îc ®− a ra trªn h×nh 6:
H×nh 6: Mét sè øng dông cña vËt liÖu nano
C¸c h¹t nano TiO2 ansenate víi c¸c ho¹t tÝnh xóc t¸c quang ho¸ cao
còng ®− îc tæng hîp thµnh c«ng vµ ®ang trong giai ®o¹n thö nghiÖm ®Ó chÕ t¹o
vËt liÖu th− ¬ng m¹i nh− g− ¬ng, s¬n, kÝnh tù lµm s¹ch, chèng mê h¬i n− íc, vËt
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303114
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 15/47
iII. C¸c ph− ¬ng ph¸p chÕ t¹o VËt liÖu nano
Hai ph− ¬ng ph¸p c¬ b¶n ®Ó tæng hîp vËt liÖu nano vµ nano composite lµ
ph− ¬ng ph¸p ®i tõ trªn xuèng (top-dow) vµ ph− ¬ng ph¸p ®i tõ d− íi lªn (bottom-up). Ph− ¬ng ph¸p ®i tõ trªn xuèng lµ ph− ¬ng ph¸p t¹o vËt liÖu kÝch th− íc nano
tõ c¸c phÇn tö cã kÝch th− íc lín h¬n. Ph− ¬ng ph¸p tõ d− íi lªn lµ ph− ¬ng ph¸p
h×nh thµnh vËt liÖu tõ c¸c nguyªn tö hoÆc ion.
III.1. Ph− ¬ng ph¸p tõ trªn xuèng lµ ph− ¬ng ph¸p dïng kÜ thuËt nghiÒn vµ
biÕn d¹ng ®Ó biÕn vËt liÖu cã kÝch th− íc lín vÒ kÝch th− íc nano
Ph− ¬ng ph¸p nghiÒn.
VËt liÖu ë d¹ng bét ®− îc trén lÉn víi nh÷ng viªn bi ®− îc lµm tõ c¸c vËt
liÖu siªu cøng ®Æt trong cèi nghiÒn. M¸y nghiÒn cã thÓ theo nguyªn lý: nghiÒn
l¾c, nghiÒn rung, hoÆc nghiÒn quay. C¸c viªn bi cøng va ch¹m vµo nhau vµ ph¸
vì bét ®Õn kÝch th− íc nano. KÕt qu¶ thu ®− îc lµ vËt liÖu nano kh«ng chiÒu.
Ph− ¬ng ph¸p biÕn d¹ng:
Ph− ¬ng ph¸p biÕn d¹ng cã thÓ lµ ®ïn thñy lùc, tuèt, c¸n Ðp. NhiÖt ®é cã thÓ®iÒu chØnh tïy thuéc vµo tõng tr− êng hîp cô thÓ. NÕu nhiÖt ®é lín h¬n nhiÖt ®é
phßng th× gäi lµ biÕn d¹ng nãng, cßn nhiÖt ®é nhá h¬n nhiÖt ®é phßng th× gäi lµ
biÕn d¹ng nguéi. KÕt qu¶ thu ®− îc lµ c¸c h¹t nano mét chiÒu hoÆc hai chiÒu.
Ngoµi ra ng− êi ta cßn dïng ph− ¬ng ph¸p quang kh¾c ®Ó t¹o ra c¸c cÊu tróc
nano phøc t¹p
Nh×n chung, ph− ¬ng ph¸p tõ trªn xuèng lµ ph− ¬ng ph¸p ®¬n gi¶n, rÎ tiÒn cã
thÓ chÕ t¹o ®− îc mét l− îng lín vËt liÖu. Tuy nhiªn, tÝnh ®ång nhÊt cña vËt liÖu
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303115
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 16/47
lµ kh«ng cao vµ do vËy ph− ¬ng ph¸p tõ trªn xuèng Ýt dïng ®Ó ®iÒu chÕ vËt liÖu
nano so víi ph− ¬ng ph¸p tõ ®− íi lªn.
III.2. Ph− ¬ng ph¸p tõ d− íi lªn (bottom- up)
Ng− îc l¹i ph− ¬ng ph¸p tõ trªn xuèng, ph− ¬ng ph¸p tõ d− íi lªn h×nh thµnh
vËt liÖu nano tõ cÊp ®é nguyªn tö hoÆc ion .
¦u ®iÓm cña ph− ¬ng ph¸p nµy lµ tæng hîp ®− îc vËt liÖu nano kÝch th− íc
nhá, ®ång ®Òu theo mong muèn. PhÇn lín c¸c vËt liÖu nano hiÖn nay ®iÒu chÕ
tõ ph− ¬ng ph¸p nµy. Ph− ¬ng ph¸p tõ d− íi lªn cã thÓ sö dông c¸c nguyªn
lý(ph− ¬ng ph¸p) vËt lý, hãa häc hoÆc tæ hîp cña c¶ hai nguyªn lý ®ã. Ph− ¬ng
ph¸p nµy cã thÓ ph©n chia thµnh: Ph− ¬ng ph¸p vËt lý: §©y lµ ph− ¬ng ph¸p t¹o vËt liÖu nano tõ nguyªn tö
b»ng c¸c qu¸ tr×nh vËt lý. Ph− ¬ng ph¸p nµy bao gåm c¸c qu¸ tr×nh sau:
- Qu¸ tr×nh chuyÓn pha: VËt liÖu khèi ®− îc gia nhiÖt sau ®ã lµm nguéi víi
tèc ®é nhanh ®Ó thu ®− îc bét ë tr¹ng th¸i v« ®Þnh h×nh. Sau ®ã tiÕn hµnh xö
lý nhiÖt ®Ó x¶y ra qu¸ tr×nh chuyÓn pha tõ v« ®Þnh h×nh sang tinh thÓ.
-
Ph−
¬ng ph¸p bèc bay ch©n kh«ng: C¸c nguyªn tö ®Ó h×nh thµnh vËt liÖunano ®− îc t¹o ra b»ng c¸c qu¸ tr×nh vËt lý nh− bèc bay ch©n kh«ng, phón
x¹, hå quang… . VËt liÖu nano thu ®− îc tõ ph− ¬ng ph¸p nµy th− êng lµ c¸c
mµng nano
- Ph− ¬ng ph¸p hãa häc: §©y lµ ph− ¬ng ph¸p chÕ t¹o vËt liÖu nano tõ c¸c
ion hoÆc nguyªn tö. Ph− ¬ng ph¸p nµy rÊt phæ biÕn ®Ó tæng hîp vËt liÖu nano
vµ nanocomposite. ¦u ®iÓm cña nã lµ cã thÓ tæng hîp ®− îc tÊt c¶ c¸c d¹ng
cña vËt liÖu nano nh− d©y nano, èng nano, thËm chÝ c¶ c¸c cÊu tróc nano
phøc t¹p kh¸c. Ph− ¬ng ph¸p ho¸ häc cßn cho phÐp can thiÖp ®Ó t¹o ra c¸c
vËt liÖu nano víi kÝch th− íc nh− mong muèn víi ®é ®ång ®Òu cao.
§èi víi viÖc chÕ t¹o c¸c h¹t nano kim lo¹i ng− êi ta sö dông ph− ¬ng ph¸p
khö c¸c ion kim lo¹i víi sù cã mÆt cña mét vµi t¸c nh©n lµm bÒn ®Ó khèng chÕ
kÝch th− íc h¹t, chèng l¹i kh¶ n¨ng oxy ho¸ vµ ng¨n c¶n sù kÕt tô cña c¸c h¹t
nano kim lo¹i míi h×nh thµnh. ¦u ®iÓm cña ph− ¬ng ph¸p nµy lµ quy tr×nh thùc
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303116
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 17/47
hiÖn ®¬n gi¶n, kh«ng ®ßi hái c¸c thiÕt bÞ ®¾t tiÒn, cã thÓ ®iÒu khiÓn kÝch th− íc
nh− mong muèn vµ cho phÐp tæng hîp vËt liÖu víi mét l− îng lín.
Ph− ¬ng ph¸p sö dông c¸c h¹t nano cã s½n trong tù nhiªn: mét sè c¸c chÊt
trong tù nhiªn cã cÊu tróc nano hoÆc dÔ dµng biÕn tÝnh chóng trë thµnhc¸c phÇn tö cã kÝch th− íc mÐt: muéi than, kho¸ng sÐt Bentonite, zeolit…
Ph− ¬ng ph¸p sö dông mµng chÊt ®a ®iÖn ly: Mét sè chÊt ®a ®iÖn ly
th− êng ®− îc dïng lµm nguyªn liÖu ®Ó tæng hîp vËt liÖu nano vµ nano
composite vÝ dô nh− : Polyacrylic (PAA), polyanlyamin hidroclorua
(PHA), plyetylenimit (PEI)…. . C¸c chÊt nµy cã c¸c nhãm chøc hoÆc c¸c
nguyªn tö mang ®iÖn nªn chóng dÔ hÊp thô c¸c ion kim lo¹i t¹o thµnh c¸c
phøc chÊt bÒn. Sau ®ã sö dông c¸c chÊt khö thÝch hîp ®Ó khö c¸c phøc
chÊt nµy vÒ kim lo¹i. S¶n phÈm thu ®− îc lµ c¸c mµng cÊu tróc nano ®¬n
líp hoÆc ®a líp.
Ph− ¬ng ph¸p sol-gel : Ph− ¬ng ph¸p sol-gel th− êng ®− îc dïng ®Ó tæng
hîp c¸c vËt liÖu nano d¹ng bét, sîi mµng, gèm… ®©y lµ ph− ¬ng ph¸p
®− îc sö dông réng r·i trong c«ng nghÖ chÕ t¹o vËt liÖu do nã cã nh÷ng
− u ®iÓm lµ dÔ thùc hiÖn, dÔ ®iÒu khiÓn kÝch th− íc h¹t.
H×nh 7: S¬ ®å khèi cña ph− ¬ng ph¸p Sol- Gel
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303117
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 18/47
IV. VËt liÖu nano oxit s¾t tõ Fe3O4
IV.1. C¸c ®Æc tr− ng vËt liÖu.
IV.1.1 CÊu tróc tinh thÓ Fe3O4
Oxit s¾t tõ cã cÊu tróc tinh thÓ lËp ph− ¬ng vµ lµ vËt liÖu tõ tÝnh ®Çu tiªn
mµ con ng− êi biÕt ®Õn. Tõ thÕ kØ thø t− ng− êi Trung Quèc ®· biÕt r»ng Fe3O4
cã trong c¸c kho¸ng tù nhiªn cã kh¶ n¨ng ®Þnh h− íng theo ph− ¬ng B¾c- Nam.
Oxit s¾t tõ Fe3O4 ®− îc xÕp vµo nhãm vËt liÖu ferit cã c«ng thøc tæng qu¸t
MO.Fe2O3 cã cÊu tróc spinel ( M lµ kim lo¹i hãa trÞ 2 nh− Fe, Ni, Co, Mn, Mg
hoÆc Cu). Trong ®ã c¸c ion s¾t tån t¹i c¶ hai tr¹ng th¸i ho¸ trÞ +2 vµ +3 víi tûsè 1:2. Oxit s¾t tõ Fe3O4 lµ mét ferit cã cÊu tróc spinel ®¶o ®iÓn h×nh. Tøc lµ:
mét nöa sè ion Fe3+ chiÕm hèc b¸t diÖn, nöa cßn l¹i chiÕm hèc tø diÖn, c¸c ion
Fe2+ ®Òu chiÕm hèc b¸t diÖn. CÊu tróc spinel ®¶o cña Fe3O4 ®− îc minh ho¹
trªn h×nh 8
H×nh 8 : CÊu tróc tinh thÓ Fe 3
O 4
IV.1.2 TÝnh chÊt tõ cña vËt liÖu
VËt liÖu Fe3O4 kÝch th− íc < 20nm lµ vËt liÖu siªu thuËn tõ . Tr¹ng th¸i
siªu thuËn tõ x¶y ra ®èi víi c¸c chÊt s¾t tõ cã cÊu t¹o bëi c¸c h¹t tinh thÓ nhá.
Khi kÝch th− íc h¹t lín, hÖ sÏ ë tr¹ng th¸i ®a ®omen (tøc lµ mçi h¹t sÏ cÊu t¹o
bëi nhiÒu ®«men tõ). Khi kÝch th− íc h¹t gi¶m dÇn, chÊt sÏ chuyÓn sang tr¹ng
th¸i ®¬n ®omen, cã nghÜa lµ mçi h¹t sÏ cã mét ®omen. Khi kÝch th−
íc h¹t gi¶mqu¸ nhá, n¨ng l− îng ®Þnh h− íng (mµ chi phèi chñ yÕu ë ®©y lµ n¨ng l− îng dÞ
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303118
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 19/47
h− íng tõ tinh thÓ) nhá h¬n nhiÒu so vãi n¨ng l− îng nhiÖt, khi ®ã n¨ng l− îng
nhiÖt sÏ ph¸ vì sù ®Þnh h− íng song song cña c¸c momen tõ.
Trong vËt liÖu feri tõ, c¸c momen tõ ®− îc s¾p xÕp thµnh hai ph©n m¹ng
ph¶n song song nh− ng tõ ®é lín, momen tõ trong hai ph©n m¹ng kh«ng b»ngnhau. Do ®ã ®é tõ tæng céng cña vËt liÖu nµy kh¸c kh«ng ngay c¶ khi tõ tr− êng
ngoµi b»ng kh«ng. Tõ ®é tæng céng nµy ®− îc gäi lµ tõ ®é tù ph¸t vµ cã thÓ nãi
trong vËt liÖu feri tõ cã sù tõ ho¸ tù ph¸t.
IV.2. ø ng dông cña vËt liÖu nano s¾t tõ
VËt liÖu oxit s¾t tõ ngµy cµng ®− îc c¸c nhµ khoa häc quan t©m nghiªn cøu
do chóng cã c¸c tÝnh n¨ng míi cã triÓn väng øng dông trong nhiÒu lÜnh vùcnh− :
IV.2.1. ø ng dông trong Y sinh häc:
- Ph©n t¸ch vµ chän läc tÕ bµo: Dùa vµo ®Æc tr− ng siªu thuËn tõ cña c¸c
h¹t nano s¾t tõ c¸c nhµ nghiªn cøu ®· sö dông nã ®Ó tiÕn hµnh ph©n t¸ch tÕ
bµo. Qu¸ tr×nh ph©n t¸ch ®− îc chia lµm hai giai ®o¹n: §¸nh dÊu thùc thÓ sinh
häc cÇn nghiªn cøu th«ng qua c¸c h¹t nano s¾t tõ. Sau ®ã t¸ch c¸c thùc thÓ®− îc ®¸nh dÊu ra khái m«i tr− êng b»ng tõ tr− êng ngoµi. M« h×nh ®¬n gi¶n
ph©n t¸ch tÕ bµo ®− a ra trªn h×nh 9.
H×nh 9: S¬ ®å nguyªn lý ph©n t¸ch tÕ bµo
- DÉn truyÒn thuèc: Khi x©m nhËp vµo trong c¬ thÓ, thuèc ch÷a bÖnh
th− êng bÞ ph©n t¸n vµ kh«ng tËp trung g©y ¶nh h− ëng cho c¸c tÕ bµo khoÎ
m¹nh, sinh ra c¸c t¸c dông phô. Do ®ã ng− êi ta sö dông c¸c h¹t tõ tÝnh nh− lµ
h¹t mang thuèc ®Õn vÞ trÝ mong muèn trªn c¬ thÓ (c¸c khèi u, ung th− …) b»ng
tõ tr− êng ngoµi.
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303119
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 20/47
- Tiªu diÖt tÕ bµo bÖnh: C¸c h¹t nano tõ tÝnh ®− îc ®Þnh xø trong c¸c m« bÞ
bÖnh, sau ®ã sö dông mét tõ tr− êng xoay chiÒu bªn ngoµi ®ñ lín vÒ c− êng ®é
vµ tÇn sè t¸c dông lªn c¸c h¹t nano s¾t tõ, lµm cho c¸c h¹t nano h− ëng øng vµ
t¹o ra nhiÖt côc bé nung nãng tÕ bµo ung th− (cì 42oC). T¹i nhiÖt ®é côc bénµy cã thÓ giÕt chÕt c¸c tÕ bµo ung th− .
IV.2.2. C¸c lÜnh vùc kh¸c
VËt liÖu nano s¾t tõ ngoµi nh÷ng øng dông trªn, oxit s¾t tõ cßn cã thÓ øng
dông trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nh− lµm mùc in, chÊt b«i tr¬n trong c¸c æ trôc
cña ®éng c¬, lµm vËt liÖu tõ tÝnh, vËt liÖu th«ng minh, c«ng nghÖ ®iÖn tö (mµn
h×nh mµu)...IV.2.3. C«ng nghÖ m«i tr− êng:
Nh÷ng th«ng b¸o ®Çu tiªn vÒ tÝnh n¨ng hÊp phô asen cña nano oxit s¾t tõ
®· ®− îc th«ng b¸o tõ cuèi n¨m 2004 [19]. Theo ®ã Fe3O4 kÝch th− íc cì 20 nm
cã kh¶ n¨ng hÊp phô asen cao gÊp 200 lÇn so víi vËt liÖu d¹ng khèi. §Æc biÖt
nã cã thÓ hÊp phô asen ë c¶ hai d¹ng arsenite - As(III) vµ arsenate - As(V),
khi c©n b»ng hÊp phô hµm l− îng asen trong n− íc cã thÓ ®¹t d− íi møc 10 ppb
(lµ nång ®é asen cho phÐp theo tiªu chuÈn cña WHO) chØ trong vµi phót [11].
ViÖc sö dông vËt liÖu oxyt s¾t tõ kÝch th− íc nano trong c«ng nghÖ xö lý
n− íc nhiÔm asen cã nh÷ng − u ®iÓm sau:
• S¾t vµ c¸c hîp chÊt cña chóng lµ nguyªn liÖu rÎ tiÒn cã s½n trong n− íc.
B¶n th©n vËt liÖu kh«ng g©y h¹i cho m«i tr− êng.
•
VËt liÖu oxyt s¾t tõ kÝch th−
íc nano cã kh¶ n¨g hÊp phô c¶ hai d¹ngAs(III) vµ As (V), dung l− îng hÊp phô cao, tèc ®é hÊp phô lín do ®ã
gi¶m chi phÝ thiÕt bÞ còng nh− chi phÝ cho qu¸ tr×nh oxy ho¸ As (III) lªn
As (V).
• Sö dông vËt liÖu oxyt s¾t tõ kÝch th− íc nano chØ t¹o ra mét l− îng cÆn nhá
giµu As, dÔ qu¶n lý vµ xö lý chÊt th¶i do kh«ng g©y ph¸t t¸n « nhiÔm m«i
tr− êng.
• DÔ chÕ t¹o, vËt liÖu kh«ng cÇn ®é tinh khiÕt cao
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303120
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 21/47
IV.3. T×nh h×nh nghiªn cøu vËt liÖu hÊp phô As ë ViÖt Nam.
B¶ng 1: Mét sè nghiªn cøu lo¹i bá asen ®· vµ ®ang thùc hiÖn t¹i ViÖtNam
Tªn T¸c gi¶ B¶n chÊt CÊp ®Ò tµi
Oxy ho¸-
KÕt tña
TrÇn Quang ¸nh,
TTCN m«i tr− êng-
BTL Ho¸ häc
¤xy ho¸ (T¸c nh©n
canxyhypoclorit) – L¾ng,
läc- HÊp phô than ho¹t tÝnh
§Ò tµi cÊp bé,
nghiÖm thu n¨m
2004.
HÊp phô
trªn ®¸
ong
PGS.TS.TrÇn Hång
C«n, §HQG Hµ Néi
ChÊt hÊp phô lµ ®Êt ®¸ ong
(Laterite) ®· biÕn tÝnh nhiÖt.
Qmax= 0.60 g /kg [As(III)]
qmax= 1.10 g /kg [As(V)]
§Ò tµi cÊp thµnh
phè, nghiÖm thu
12/2005.
C«ng
nghÖ t¸ch
asen b»ng
thùc vËt
PGS.TS. Lª V¨n C¸t
ViÖn Ho¸ häc- ViÖn
KH&CN VN
T×m kiÕm c¸c lo¹i thùc vËt
s½n cã trong n− íc cã kh¶
n¨ng hÊp thô asen
§Ò tµi cÊp thµnh
phè, hiÖn ®ang
tiÕn hµnh
HÊp phô
asen b»ngquÆng
pyrolusite
PGS.TS. Bïi Quang
C−
ViÖn C«ng nghÖHH – ViÖn
KH&CNVN
Nghiªn cøu hÊp phô asen
b»ng quÆng pyrolusite biÕntÝnh ë 400oC, qmax= 0.175
g/kg
§ang tiÕp tôc
nghiªn cøu
VËt liÖu
hÊp phô
As hiÖu
n¨ng cao
NC-F20
Ks.Ph¹m V¨n L©m
ViÖn Ho¸ Häc-ViÖn
KH&CNViÖt Nam
VËt liÖu xèp nano
composite s¾t tõ, trªn chÊt
mang.
N¨m 2008, ®ang
tiÕp tôc nghiªn
cøu hoµn thiÖn
ë ViÖt Nam, nghiªn cøu t¸ch lo¹i asen trong n− íc sinh ho¹t ë trong n− íc
®· b¾t ®Çu tõ rÊt l©u nh− ng nh×n chung ch− a cã c«ng nghÖ vµ vËt liÖu nµo tá ra
cã − u thÕ v− ît tréi trong viÖc xö lý asen c¶ ë quy m« gia ®×nh còng nh− quy m«
c«ng nghiÖp. C«ng nghÖ chñ yÕu vÉn lµ oxy- ho¸ céng kÕt tña- l¾ng läc ®ång
thêi víi qu¸ tr×nh xö lý mangan vµ s¾t cã s½n trong n− íc ngÇm. §©y lµ mét
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303121
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 22/47
c«ng nghÖ cæ ®iÓn, sù can thiÖp cña c¸c t¸c nh©n oxy ®«i khi kh«ng ®em l¹i kÕt
qu¶ mong muèn. Nh×n chung c¸c ph− ¬ng ph¸p nµy chØ cã thÓ lo¹i ®− îc 30-90%
l− îng asen trong n− íc vµ chØ hiÖu qu¶ ®èi víi asen (V) do ®ã ®é an toµn kh«ng
cao. Ph− ¬ng ph¸p hÊp phô trªn mét sè vËt liÖu còng ®· ®− îc nghiªn cøu, nh− nghiÖu qu¶ cßn thÊp, nhiÒu ®Ò tµi nghiªn cøu míi còng míi ®ang ®− îc triÓn khai.
§èi víi c¸c lo¹i vËt liÖu tiªn tiÕn hÊp phô asen trªn c¬ së oxyt s¾t tõ kÝch
th− íc nano, trong thêi gian qua cã mét sè ®¬n vÞ trong n− íc còng ®· tiÕp cËn
®Õn viÖc nghiªn cøu sö dông chóng ®Ó t¸ch lo¹i asen trong n− íc ngÇm. VËt liÖu
oxyt s¾t tõ kÝch th− íc nano dùng trong công nghệ xử lý nướ c không đòi hỏi
chất lượ ng cao về độ đồng đều của các hạt, độ sạch của vật liệu… Sự có mặt
của các tạ p chất ở dạng oxit (coban, niken, mangan…) trong sản phẩm dườ ng
như không làm ảnh hưở ng đến tốc độ cũng như dung lượ ng hấ p phụ asen,
ngượ c lại chúng còn có tác động tích cực. [19]
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303122
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 23/47
Ch− ¬ng II
C¸c ph− ¬ng ph¸p nghiªn cøu vμ thùc nghiÖm
i. ph− ¬ng ph¸p nghiªn cøuI.1. c¸c ph− ¬ng ph¸p ®o ®Æc tr− ng cña vËt liÖu
I.1. 1. Ph− ¬ng ph¸p nhiÔu x¹ R¬nghen ( Xray diffracsion: XRD)
Ph− ¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia X (tia R¬nghen) cung cÊp c¸c th«ng tin vÒ
thµnh phÇn cÊu tróc m¹ng tinh thÓ cña vËt liÖu, ®ång thêi nã cßn cho phÐp tÝnh
®− îc kÝch th− íc trung b×nh cña h¹t tinh thÓ.
Nguyªn lý chung cña ph− ¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia X lµ x¸c ®Þnh kÝch th− ícvµ thµnh phÇn cÊu tróc m¹ng dùa vµo ¶nh h− ëng kh¸c nhau cña kÝch th− íc tinh
thÓ lªn phæ nhiÔu x¹.
Khi chiÕu mét chïm tia X vµo tinh thÓ, ®iÖn tõ tr− êng cña tia X sÏ t− ¬ng t¸c
víi c¸c nguyªn tö n»m trong m¹ng tinh thÓ. C¸c nguyªn tö, ion bÞ kÝch thÝch
bëi chïm tia X sÏ thµnh c¸c t©m ph¸t ra c¸c tia ph¶n x¹.
H×nh 10: S¬ ®å tia tíi vµ tia ph¶n x¹C¸c tia ph¶n x¹ tõ t− ¬ng t¸c nµy cã thÓ giao thoa víi nhau vµ x¶y ra hiÖn
t− îng nhiÔu x¹. NÕu gäi gãc tíi cña tia X víi mÆt ph¼ng tinh thÓ lµ θ th× sù giao
thoa chØ cã thÓ x¶y ra nÕu ph− ¬ng tr×nh Vuff- Bragg ®− îc tháa m·n:
2d sinθ = nλ
Trong ®ã:
d : lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai mÆt ph¼ng song song
θ : gãc gi÷a chïm tia X vµ mÆt ph¼ng ph¶n x¹
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303123
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 24/47
λ : lµ b− íc sãng cña tia X
Detecter sÏ ghi nhËn l¹i tÊt c¶ c¸c tia nhiÔu x¹. H×nh ¶nh nhiÔu x¹ sÏ
®− îc tr×nh bµy d− íi d¹ng mét nhiÔu x¹ ®å. Sau khi ghi phæ, m¸y sÏ so s¸nh víi
th− viÖn c¸c phæ chuÈn ®Ó x¸c ®Þnh c¸c pha cã trong mÉu, cÊu tróc vµ tØ phÇnpha cña mÉu.
Cã thÓ tÝnh ®− îc kÝch th− íc trung b×nh cña h¹t b»ng c«ng thøc Debye-
Scherrer:
Trong ®ã:
d : lµ kÝch th− íc h¹t trung b×nh (nm)
β : lµ ®é réng nöa v¹ch phæ cña pic cùc ®¹i ( rad)
Do nh÷ng tÝnh n¨ng trªn mµ ph− ¬ng ph¸p nµy ®− îc dïng kh¸ phæ biÕn
trong nghiªn cøu cÊu tróc tinh thÓ.
Do nh÷ng tÝnh n¨ng trªn mµ ph− ¬ng ph¸p nµy ®− îc dïng kh¸ phæ biÕn trong
nghiªn cøu cÊu tróc tinh thÓ
I.1. 2. Ph− ¬ng ph¸p kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM)
Ph− ¬ng ph¸p SEM ®− îc sö dông ®Ó kh¶o s¸t h×nh d¹ng vµ cÊu tróc bÒ
mÆt cña vËt liÖu. H×nh 11 ®− a ra toµn c¶nh hÖ kÝnh hiÓm vi ®iÖn tö ph©n gi¶i
cao Hitachi S-4800 ®Æt t¹i phßng thÝ nghiÖm träng ®iÓm cña viÖn Khoa häc VËt
liÖu – ViÖn KH&CN ViÖt Nam
H×nh11: Toµn c¶nh hÖ kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö ph©n gi¶i cao Hitachi S-4800
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303124
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 25/47
Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña ph− ¬ng ph¸p SEM lµ dïng chïm ®iÖn tö ®Ó t¹o ¶nh
cña mÉu nghiªn cøu, ¶nh ®ã khi ®Õn mµn huúnh quang cã thÓ ®¹t ®é phãng ®¹i
lªn ®Õn 100.000 lÇn. Chïm electron ®− îc t¹o ra sau khi ra khái thÊu kÝnh héi tôsÏ ®− îc héi tô lªn mÉu nghiªn cøu. C¸c electron ®Ëp vµo mÉu, bÞ ph¶n x¹ t¹o
thµnh mét tËp hîp c¸c h¹t thø cÊp ®i tíi detecter. T¹i ®©y electron sÏ ®− îc
chuyÓn thµnh tÝn hiÖu ®iÖn. C¸c tÝn hiªu ®iÖn sau khi ®− îc khuyÕch ®¹i ®i tíi
èng tia catot vµ ®− îc quÐt lªn ¶nh. C¸c vïng tèi hay s¸ng trªn ¶nh phô thuéc
vµo sè c¸c h¹t thø cÊp ®Ëp vµo èng tia catot.
¦u ®iÓm cña ph− ¬ng ph¸p SEM lµ cã thÓ thu ®− îc nh÷ng h×nh ¶nh ba chiÒu
râ nÐt vÒ h×nh d¹ng vµ cÊu tróc bÒ mÆt vËt liÖu.
I.1.3. Ph− ¬ng ph¸p phæ hång ngo¹i (FTIR)
Phæ hång ngo¹i dïng ®Ó x¸c ®Þnh cÊu tróc ph©n tö cña ph©n tö chÊt
nghiªn cøu dùa vµo c¸c tÇn sè ®Æc tr− ng trªn phæ cña c¸c nhãm chøc trong
ph©n tö. Khi chiÕu bøc x¹ hång ngo¹i vµo ph©n tö chÊt nghiªn cøu, trong b¶n
th©n c¸c ph©n tö lu«n cã tr¹ng th¸i dao ®éng ph©n tö.
Nguyªn lý cña ph− ¬ng ph¸p lµ sö dông mét nguån bøc x¹ ph¸t ra mét chïm
tia hång ngo¹i víi mäi tÇn sè trong vïng cÇn ®o. Chïm tia nµy ®− îc t¸ch thµnh
hai phÇn, mét phÇn ®i qua mÉu vµ mét phÇn ®i qua m«i tr− êng cÇn ®o råi ®Õn
bé phËn giao thoa. Bøc x¹ hång ngo¹i sau khi ®i qua bé phËn giao thoa kÕ sÏ ®i
qua mÉu råi ®Õn detector. D− íi t¸c dông cña bøc x¹ hång ngo¹i, c¸c nhãm chøc
trong ph©n tö mÉu sÏ dao ®éng øng víi b− íc sãng mµ nã hÊp phô. Detector sÏ
so s¸nh c− êng ®é hai chïm tia ( mét ®i qua mÉu vµ mét ®i qua m«i tr− êng cÇn
®o) ®Ó cho ra c¸c tÝn hiÖu cã c− êng ®é tØ lÖ víi phÇn bÞ hÊp phô bëi mÉu. M¸y
tÝnh sÏ ghi l¹i sù hÊp phô bøc x¹ cña mÉu d− íi d¹ng ®− êng cong chØ sù phô
thuéc phÇn tr¨m bøc x¹ truyÒn qua vµo sè sãng (cm -1)[12,13]
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303125
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 26/47
I.1.4. Ph− ¬ng ph¸p ®o tõ trªn hÖ tõ kÕ mÉu rung(VSM)
§Ó kh¶o s¸t tÝnh chÊt cña vËt liÖu nano oxit s¾t tõ ta sö dông ph− ¬ng
ph¸p ®o tõ trªn hÖ tõ kÕ mÉu rung(VSM). Ta ®o mÉu trong kho¶ng tõ tr− êng tõ
-2T ®Õn 2T. Tõ ®é lµ mét ®¹i l− îng ®Æc tr− ng cho tÝnh chÊt tõ cña vËt liÖu.§− êng cong tõ hãa vµ tõ trÔ cho ta biÕt c¸c th«ng sè nh− tõ ®é b·o hßa (Ms),
lùc kh¸ng tõ (Hc), c¶m øng tõ d− (Bs). Vµ tõ ®ã cã thÓ ®− a ra nh÷ng ®¸nh gi¸
s¬ bé vÒ tÝnh chÊt tõ cña vËt liÖu.
I. 1. 5. Ph− ¬ng ph¸p chÕ t¹o h¹t nano s¾t tõ vµ c¬ chÕ ph¶n øng
Cã rÊt nhiÒu ph− ¬ng ph¸p chÕ t¹o nano s¾t tõ nh− : Thuû ph©n muèi, thuû
ph©n phøc chÊt cña s¾t, ph©n huû nhiÖt.... Ph− ¬ng ph¸p chÕ t¹o vật liệu ®− îc lùa
chän trong ®Ò tµi nµy lµ ph− ¬ng ph¸p ®ång kÕt tña trong dung dÞch b»ng con
®− êng thñy ph©n c¸c muèi, ph− ¬ng ph¸p nµy cã − u ®iÓm lµ c«ng nghÖ thiÕt bÞ
®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o, cho kÕt qu¶ nhanh vµ chi phÝ thÊp, do ®ã dÔ thÝch hîp víi
c«ng nghÖ m«i tr− êng.
Tuy nhiªn ph− ¬ng ph¸p ®ång kÕt tña còng cã mét sè c¸c nh− îc ®iÓm nh− :
ph¶n øng ph¶i tiÕn hµnh trong m«i tr− êng khÝ tr¬, khã ®iÒu khiÓn kÝch th− ích¹t. C¸c dung dÞch chuÈn bÞ cho ph¶n øng ®Òu ph¶i ®− îc lo¹i oxi cÈn thËn.
§iÒu chÕ h¹t nano oxit s¾t tõ ®¬n pha lµ rÊt khã v× nã th− êng bÞ lÉn γ-Fe2O3.[9]
Ph− ¬ng ph¸p ®ång kÕt tña dùa trªn ph¶n øng hãa häc:
2 Fe3+ + Fe2+ + 8OH- → Fe3O4 + 4 H2O
II. THùC NGHIÖM
II.1. Nghiªn cøu quy tr×nh tæng hîp Fe3O4 kÝch th− íc nano tõ nguyªn liÖutinh khiÕt (M1)
• Ho¸ ChÊt vµ dông cô:
- C¸c ho¸ chÊt NaOH , HCl, FeCl3. 6H2O, FeCl2. 4H2O ®Òu lµ c¸c ho¸ chÊt tinh
khiÕt cña Trung Quèc.
- Dông cô thÝ nghiÖm bao gåm: Cèc thuû tinh - M¸y khuÊy tõ - PhÔu nhá giät -
NhiÖt kÕ - B×nh cÇu 2 cæ 1000ml.
• Quy tr×nh tæng hîp:
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303126
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 27/47
+ Dung dich hçn hîp FeCl2.4H2O vµ FeCl3.6H2O ®− îc chuÈn bÞ trong n− íc
cÊt ®· b·o hoµ Ar, ®¶m b¶o tû lÖ Fe+3 /Fe+2=2/1. Nång ®é Fe+3 cì 0,1M
+ L− îng dung dÞch NaOH ®− îc tÝnh d− cho ph¶n øng kÕt tña (pH=11-13)
+ Hçn hîp dung dÞch Fe+3 vµ Fe+2 cã mµu vµng ®− îc cho vµo phÔu chiÕt,nhá giät tõ tõ víi tèc ®é cÊp dung dÞch lµ: 60 giät/phót vµo b×nh cÇu chøa dung
dÞch NaOH ®− îc khuÊy trªn m¸y khuÊy tõ. Thêi gian nhá giät cì 90 phót.
+ Tèc ®é khuÊy trén 120 vßng/ phót.
+ Sau khi kÕt thóc viÖc cÊp dung dÞch hçn hîp tiÕp tôc khuÊy vµ gia nhiÖt ë
nhiÖt ®é 70- 800C trong 30 phót ®Ó giµ ho¸ vËt liÖu.
KÕt qu¶ thu ®− îc kÕt tña mµu ®en, ®Ó l¾ng g¹n vµ tiÕn hµnh röa b»ng
n− íc cÊt b·o hoµ Ar cho ®Õn khi pH vÒ trung tÝnh. Sau ®ã tiÕn hµnh ly t©m tèc
®é 5000-6000 vßng/ phót. KÕt tña ®− îc sÊy ch©n kh«ng ë nhiÖt ®é th− êng thu
®− îc s¶n phÈm kh« mµu ®en ký hiÖu M1. S¬ ®å tæng hîp M1 ®− a ra trªn h×nh
12 d− íi ®©y:
H×nh 12: S¬ ®å tæng hîp vËt liÖu M1
II.3. Tæng hîp nano s¾t tõ tõ nguyªn liÖu tinh khiÕt khi cã PEG (M2)+ Ho¸ chÊt vµ dông cô thÝ nghiÖm t− ¬ng tù nh− tæng hîp vËt liÖu M1
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303127
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 28/47
+ Dung dÞch NaOH ®− îc chuÈn bÞ nh− ®èi víi M1 chøa thªm 5%PEG
+ C¸c thao t¸c t− ¬ng tù M1
II.3. Quy tr×nh tæng hîp nano s¾t tõ nguyªn liÖu kÜ thuËt (M3)
Quy tr×nh tæng hîp vËt liÖu nanos¾t tõ nguyªn liÖu kü thuËt ®− îc thùc hiÖn
t− ¬ng tù nh− tæng hîp vËt liÖu M2.
Ngoµi ra c¸c ho¸ chÊt FeCl2.4 H2O vµ
FeCl3.6 H2O ®− îc thay b»ng FeSO4.7H2O
vµ FeCl3. 6H2O kü thuËt.(H×nh 13)
H×nh 13: H×nh ¶nh thÝ nghiÖm tæng hîp
nano s¾t tõ nguyªn liÖu kü thuËt
II.4. Kh¶ n¨ng hÊp phô asen cña vËt liÖu
Trong c¸c nghiªn cøu nµy chóng t«i ®o ®¹c kh¶ n¨ng hÊp phô asen cña
vËt liÖu M1( vËt liÖu chÕ t¹o tõ nguyªn liÖu tinh khiÕt) vµ so s¸nh víi kh¶ n¨ng
hÊp phô cña vËt liÖu (M3) ®i tõ nguyªn liÖu kü thuËt. Bao gåm c¸c nghiªn cøu
sau:
• ¶nh h− ëng cña nång ®é pha r¾n ®Õn kh¶ n¨ng hÊp phô asen cña vËt liÖu
• Sù hÊp phô asen c¹nh tranh cña vËt liÖu khi cã mÆt ion Fe3+, HCO3-, SO4
-2,
PO4-3
Ho¸ chÊt: Ngoµi vËt liÖu nano oxit s¾t tõ tù tæng hîp gåm hai lo¹i ( M1
vµ M3), c¸c ho¸ chÊt As2O3, Na2HAsO4.7H2O, Na2SO4, Na2CO3, Na3PO4.3H2O,
Fe(NO3).H2O, NaOH 0.1M, H2O ®Òu lµ lo¹i ho¸ chÊt tinh khiÕt PA cña Trung
Quèc.
Dông cô: B×nh tam gi¸c 500ml, m¸y khuÊy, b×nh läc ch©n kh«ng ®− îc
l¾p ®Æt thµnh hÖ thèng ®− a ra h×nh 14
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303128
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 29/47
H×nh14: H×nh ¶nh thÝ nghiÖm hÊp phô asen cña vËt liÖu
C¸c mÉu sau khi lÊy ®− îc tiÕn hµnh läc ch©n kh«ng qua mµng läc
0.22μm thu lÊy n− íc läc vµ ®em ®o ®¹c hµm l− îng asen cßn l¹i sau khi hÊp
phô. C¸c sè liÖu hÊp phô cã ®− îc b»ng ph− ¬ng ph¸p ph©n tÝch hÊp thô nguyªntö (AAS) trªn m¸y SHIMADZU 6800 cña NhËt B¶n.
II.4.1. ¶nh h− ëng cña nång ®é pha r¾n ®Õn kh¶ n¨ng hÊp phô asen
cña vËt liÖu
Dung dÞch As(III) vµ As(V) nång ®é 100 μg/l ®− îc chuÈn bÞ trong n− íc cÊt
b·o hoµ khÝ Ar, ®iÒu chØnh pH= 6,5-7 b»ng NaOH 0.1M hoÆc HCl 0.01M. TÊt
c¶ c¸c thÝ nghiÖm ®Òu thùc hiÖn ë nhiÖt ®é phßng trong thiÕt bÞ khuÊy kÝn cãsôc khÝ Ar. Thêi gian lÊy mÉu lÇn l− ît lµ 15, 30, 60, 120 phót.
II.4.2.Sù hÊp phô asen cña vËt liÖu khi cã mÆt ion Fe3+, HCO3-, SO4
-2, PO4-3
Nång ®é dung dÞch asen ban ®Çu lµ 100 μg/l cã pH n»m trong kho¶ng
6.5-7. §èi víi c¸c ion Fe3+, HCO3-, SO4
-2, vËt liÖu tr− íc khi ®− a vµo hÊp phô
®− îc xö lý trªn m¸y siªu ©m 5 phót ®Ó ®¶m b¶o ph©n t¸n tèt trong dung dÞch.
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303129
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 30/47
TÊt c¶ c¸c thÝ nghiÖm ®Òu ®− îc thùc hiÖn ë nhiÖt ®é phßng trong thiÕt bÞ khuÊy
kÝn cã sôc khÝ Ar.
Thêi gian lÊy mÉu ®èi víi thÝ nghiÖm hÊp phô khi cã mÆt ion Fe3+ lÇn
l− ît lµ: 5, 10, 30, 60 phót, khi cã mÆt ion HCO3-, SO4-2 lÇn l− ît lµ 15, 30, 60,90, 120 phót.
§èi víi ion PO4-3 th× thêi gian siªu ©m 20 phót vµ thêi gian lÊy mÉu lµ
10, 20, 30, 60 vµ 120 phót.
Nång ®é cña c¸c ion c¹nh tranh Fe3+, HCO3-, SO4
-2, PO4-3 ®− îc ®− a ra
trong b¶ng 2:
B¶ng 2: Nång ®é c¸c ion c¹nh tranh trong dung dÞch ® − îc nghiªn cøu
STT Ion c¹nh tranh Nång ®é (mg/l)
1 Fe3+ 0 5 7.5 10
2 HCO3- 0 50 100 250
3 SO4-2 0 50 100 250
4 PO4-3 0 50 100 200
II.4.3. Ph− ¬ng ph¸p ph©n tÝch hµm l− îng As trong n− íc
§Ó ®Þnh l− îng asen cã nhiÒu ph− ¬ng ph¸p nh− : ph− ¬ng ph¸p ph©n tÝch
quang phæ, ph− ¬ng ph¸p ph©n tÝch tr¾c quang, ph− ¬ng ph¸p ph©n tÝch cùc phæ,
ph− ¬ng ph¸p chuÈn ®é ®iÖn thÕ vµ ph− ¬ng ph¸p hÊp thô nguyªn tö (aas).
Trong c¸c ph− ¬n ph¸p trªn ph− ¬ng ph¸p hÊp thô nguyªn tö cã ®é nh¹y cao vµkÕt qu¶ ph©n tÝch æn ®Þnh phï hîp víi viÖc ph©n tÝch ®Þnh l− îng asen ë hµm
l− în thÊp.
C¸c kÕt qu¶ trong nghiªn cøu nµy chóng t«i dùa trªn c¸c sè liÖu thu ®− îc
b»ng ph− ¬ng ph¸p hÊp thô nguyªn tö (AAS) trªn m¸y Shimadzu 6800 (NhËt
B¶n).
Ch− ¬ng III
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303130
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 31/47
KÕT QU¶ VμTH¶O LUËN
III.1. X¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr− ng c¬ b¶n cña vËt liÖu
Víi nguyªn liÖu ®Çu lµ c¸c ho¸ chÊt kü thuËt (M3), mét vÊn ®Ò cÇn quan t©m
lµ c¸c t¹p chÊt ®ã cã ¶nh h− ëng ®Õn qu¸ tr×nh h×nh thµnh pha mong muèn còng
nh− nh÷ng tÝnh chÊt cña s¶n phÈm hay kh«ng. V× vËy, vËt liÖu sau khi t¹o thµnh
®· ®− îc x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr− ng c¬ b¶n t− ¬ng tù víi mÉu chÕ t¹o tõ nguyªn liÖu
tinh khiÕt ®Ó cã thÓ rót ra kÕt luËn vÒ ®iÒu nµy.
III.1.1. Thµnh phÇn vµ cÊu tróc cña vËt liÖu
H×nh15: Phæ nhiÔu x¹ tia X (XRD): cña (a) - M1,(b) - M2 vµ (c)- M3
Gi¶n ®å XRD cña c¸c vËt liÖu M1, M2 vµ M3 ®− îc ®− a ra trªn h×nh 15.
Gi¶n ®å XRD cña tÊt c¶ c¸c mÉu lµ t− ¬ng tù nhau chóng ta thÊy râ c¸c v¹ch ®Æc
tr− ng cho cÊu tróc spinel ®¶o cña vËt liÖu. V× oxyt s¾t tõ Fe3O4 vµ maghemite γ-
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303131
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 32/47
Fe2O3 cã cïng cÊu tróc víi vÞ trÝ c¸c v¹ch pic gièng nhau, chØ kh¸c nhau vÒ
c− êng ®é t− ¬ng ®èi nªn cÇn ph¶i kÕt hîp thªm víi d÷ liÖu phæ FTIR ®Ó kh¼ng
®Þnh thµnh phÇn pha cña vËt liÖu [6]. §é réng cña v¹ch cho chóng ta biÕt ®− îc
kÝch th− íc M1 > M2 > M3
Trªn phæ FTIR cña mÉu vËt liÖu M1 (H×nh 16- a) cã mét v¹ch cã ®é réng,
c©n ®èi ë vïng cã b− íc sãng 564.15 cm-1 gÇn víi b− íc sãng 580 cm-1 vµ mét
v¹ch víi c− êng ®é thÊp 412.67cm-1 gÇn víi 405 cm-1, hai pic t¹i b− íc sãng 580
cm-1 vµ 405 cm-1 lµ v¹ch ®Æc tr− ng cña Fe3O4.
H×nh 16(a) - Phæ FITR cña mÉu vËt liÖu M1
(b)-Phæ FITR cña mÉu vËt liÖu M3
Nh− vËy kÕt hîp gi÷a gi¶n ®å XRD vµ FTIR cu¶ M1 cã thÓ kh¼ng ®Þnh r»ng
qu¸ tr×nh chÕ t¹o ra tinh thÓ Fe3O4 ®¬n pha.
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303132
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 33/47
Trªn phæ FTIR cña mÉu M3 (h×nh 16-b), bªn c¹ch 2 v©n hÊp thô cã b− íc
sãng lµ 575.26 cm-1 vµ 400.78 cm-1 gÇn víi v¹ch ®Æc tr− ng cña oxyt s¾t tõ, xuÊt
hiÖn thªm 2 v©n hÊp thô yÕu ë 625.76 cm -1 vµ 424.57 cm-1 gÇn víi pic hÊp phô
t¹i 630 cm-1 vµ 425 cm-1 lµ hai pic ®Æc tr− ng cña γ-Fe2O3 . VËy nh÷ng pic nµy®− îc g¸n cho maghemite γ-Fe2O3 [7]. Do ®ã, trong thµnh phÇn cña M3 cã mÆt
mét phÇn γ-Fe2O3. Tuy nhiªn vÒ cÊu tróc vµ tÝnh chÊt, Fe3O4 vµ γ-Fe2O3 cã rÊt
nhiÒu ®iÓm t− ¬ng ®ång nªn còng cã thÓ dù ®o¸n sù cã mÆt cña γ-Fe2O3 sÏ
kh«ng t¹o ra sù kh¸c biÖt đ¸ng kể về tÝnh n¨ng hÊp phô asen cña vËt liÖu.
III.1.2. H×nh th¸i häc cña vËt liÖu
H×nh 17 a, 17b, lµ ¶nh SEM cña c¸c mÉu vËt liÖu M1, M2 cho thÊy ®èivíi vËt liÖu ®i tõ nguyªn liÖu tinh khiÕt c¸c h¹t Fe3O4 ®Òu cã d¹ng gÇn nh− lµ
h×nh cÇu, ®− êng kÝnh h¹t kho¶ng 10-12 nm. Ta còng cã thÓ thÊy ®− îc mÉu M1,
kÝch th− íc h¹t lín h¬n so víi M2
H×nh 17a: ¶nh SEM cña M1
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303133
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 34/47
H×nh17b: ¶nh SEM cña M2
H×nh17c: ¶nh SEM cña M3
§èi víi mÉu s¾t M2 tæng hîp cã chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt PEG (h×nh17b)
cã kÝch th− íc nhá h¬n vµ d− êng nh− Ýt bÞ kÕt tô h¬n mÉu M1 kh«ng cã PEG.
§iÒu nµy kh¼ng ®Þnh vai trß cña c¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt trong qu¸ tr×nh chÕ
t¹o nano s¾t tõ.
§èi víi mÉu M3 (h×nh 17c) ta cã thÓ thÊy vËt liÖu chÕ t¹o ®− îc cã d¹ng
h×nh cÇu nh− mÉu M1 vµ M2, cã kÝch th− íc h¹t t− ¬ng ®− ¬ng víi M2. C¸c h¹t
cña vËt liÖu d− êng nh− ph©n t¸n t− ¬ng ®èi ®ång ®Òu.
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303134
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 35/47
Nh− vËy vËt liÖu chÕ t¹o tõ nguyªn liÖu kü thuËt cã h×nh th¸i häc t− ¬ng
®− ¬ng víi vËt liÖu ®i tõ nguyªn liÖu tinh khiÕt.
KÝch th− íc cña vËt liÖu M3 vµ M2 nhá h¬n M1 lµ t− ¬ng hîp víi c¸c kÕt
qu¶ nhËn ®− îc trªn phæ XRD.II.1.3. TÝnh chÊt tõ cña vËt liÖu
Trong ®Ò tµi nµy chóng t«i nghiªn cøu tÝnh chÊt tõ cña vËt liÖu M1 vµ
M3.TÝnh chÊt tõ cña hai lo¹i vËt liÖu ®− îc ®¸nh gi¸ qua phÐp ®o sù phô thuéc
cña ®é tõ ho¸ M vµo tõ tr− êng ngoµi M(H) ë nhiÖt ®é th− êng (h×nh 18). §− êng
cong tõ ho¸ (magnetization loop) khi t¨ng vµ khi gi¶m tõ tr− êng ngoµi cña c¶
hai vËt liÖu gÇn nh− trïng nhau, gi¸ trÞ ®é tõ kh¸ng Hc ~0. §iÒu nµy chøng tá
c¸c vËt liÖu ®iÒu chÕ thÓ hiÖn tÝnh chÊt siªu thuËn tõ - vËt liÖu sÏ kh«ng cßn tõ
tÝnh khi ngõng t¸c ®éng cña tõ tr− êng ngoµi [8].
H×nh 18: §− êng cong tõ ho¸ phô thuéc c− êng ®é tõ tr− êng ngoµi
Tõ phÐp ®o nµy, ®é tõ b·o hoµ ®èi víi mÉu M1 lµ 56,9 emu/g vµ 44.12
emu/g ®èi víi mÉu M3. §èi víi vËt liÖu nano, ®é tõ b·o hoµ gi¶m cïng víi kÝch
th− íc h¹t. Theo c¸c tµi liÖu ®· c«ng bè, khi kÝch th− íc h¹t gi¶m ®i kho¶ng 1 nm
®é tõ b·o hoµ cã thÓ gi¶m tíi 10 emu/g hoÆc thËm chÝ nhiÒu h¬n [7, 9]. Nh−
vËy, ®é tõ b·o hoµ còng thÓ hiÖn mÉu M3 cã kÝch th− íc h¹t nhá h¬n so víi mÉu
M1. H¬n n÷a, trong mÉu M3 cã mét phÇn maghemite γ-Fe2O3, còng lµ mét
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303135
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 36/47
nguyªn nh©n dÉn ®Õn viÖc gi¶m tõ tÝnh cña vËt liÖu (tõ tÝnh cña γ-Fe2O3 thÊp
h¬n so víi Fe3O4: ë d¹ng khèi, ®é tõ b·o hoµ cña Fe3O4 kho¶ng 83 emu/g, γ-
Fe2O3 - 75 emu/g) [10].
III.2. Kh¶ n¨ng hÊp phô asen cña vËt liÖu
III.2.1. ¶nh h− ëng cña nång ®é pha r¾n ®Õn kh¶ n¨ng hÊp phô asen cña
vËt liÖu
C¸c kÕt qu¶ ®o ®¹c kh¶ n¨ng hÊp phô asen cña vËt liÖu víi nång ®é pha r¾n
kh¸c nhau ®− îc ®− a ra trªn h×nh 19.
H×nh 19: Sù phô thuéc nång ®é As trong dung dÞch vµo thêi gian hÊp phô
®èi víi tõng nång ®é pha r¾n cña M1 vµ M3
a. M1- As(III), b. M1- As(V)
c. M3- As(V), d. M3- As(V
Xem xÐt hµnh vi hÊp phô asen cã thÓ thÊy r»ng: hµnh vi hÊp phô asen cña
vËt liÖu thÓ hiÖn rÊt râ rÖt vµ t− ¬ng ®èi gièng nhau; chóng hÊp phô asen ë c¶ hai
d¹ng As(III) vµ As(V) víi tèc ®é hÊp phô rÊt cao. Víi hµm l− îng pha r¾n cì 0,2
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303136
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 37/47
g/l chØ trong thêi gian 15 phót cã thÓ gi¶m hµm l− îng asen trong dung dÞch tõ
100 ppb xuèng d− íi ng− ìng an toµn cña WHO. §iÒu nµy phï hîp víi c¸c kÕt
qu¶ nghiªn cøu ®· ®− a ra trong c¸c tµi liÖu [10,11].
III.2.2. HÊp phô asen cña vËt liÖu khi cã mÆt ion c¹nh tranh: Fe+3, HCO3-,SO4
-2, PO4-3.
N− íc ngÇm trong tù nhiªn tr− êng chøa c¸c ion: Fe+3, HCO3-, SO4
-2, PO4-3. V×
vËy, ®Ó x©y dùng chÕ ®é c«ng nghÖ cho qu¸ tr×nh xö lý asen trong thùc tÕ
chóng t«i tiÕn hµnh nghiªn cøu sù hÊp phô asen cña vËt liÖu cã mÆt c¸c ion trªn.
¾ HÊp phô asen khi cã mÆt cña ion Fe 3+
Kh¶ n¨ng hÊp phô asen trong dung dÞch khi cã mÆt Fe3+
(h×nh20) trong dungdÞch cho thÊy kh¶ n¨ng hÊp thô cña vËt liÖu t¨ng lªn mét c¸ch ®ét biÕn khi
trong dung dÞch chøa mét hµm l− îng ion trong kho¶ng tõ 5mg/l ®Õn 10mg/l.
ChØ sau 5 phót víi hµm l− îng pha r¾n 0.01g/l hµm l− îng asen trong dung dÞch
tõ 100μg/l ®· gi¶m xuèng 5μg/l ®èi víi c¶ hai lo¹i As(V) vµ As(III). HiÖu øng
®Æc biÖt nµy më réng kh¶ n¨ng sö dông vËt liÖu trong hÖ thèng xö lý n− íc
nhiÔm asen v× phÇn lín c¸c nguån nhiÔm asen ®Òu chøa ion s¾t.
H×nh 20: HÊp phô asen cu¶ vËt liÖu M3 khi cã mÆt cña ion s¾t(III)
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303137
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 38/47
¾ HÊp phô khi cã mÆt ion HCO 3-
C¸c sè liÖu thùc nghiÖm vÒ hÊp phô asen khi cã mÆt ion HCO 3- ®− îc thÓ hiÖn
h×nh 21. Cã thÓ thÊy r»ng khi nång ®é ion HCO3- t¨ng, kh¶ n¨ng hÊp phô cña
vËt liÖu ®èi víi c¶ hai lo¹i As(V) vµ As(III) ®Òu suy gi¶m. Tuy nhiªn víi nång®é ion HCO3
- nhá h¬n 100 mg/l sù suy gi¶m nµy kh«ng ®¸ng kÓ.
(a) (b)
H×nh21: HÊp phô asen cña vËt liÖu M3 khi cã mÆt ion HCO 3-
¾ HÊp phô asen khi cã mÆt cña ion SO 4-2
H×nh 22 m« t¶ sù hÊp phô asen cu¶ vËt liÖu khi cã mÆt ion SO4-2 , chóng
ta nhËn thÊy khi nång ®é ion SO4
-2 nhá h¬n 50mg/l n¨ng lùc hÊp phô cña vËt
liÖu cã phÇn ®− îc c¶i thiÖn, nh− ng khi nång ®é ion SO4-2
t¨ng lªn 100-250mg/l
th× n¨ng lùc hÊp phô cña vËt liÖu l¹i suy gi¶m. §Æc tÝnh nµy gîi më c¸c th«ng
tin ®Þnh h− íng vÒ viÖc sö dông c¸c chÊt keo tô trong giai ®o¹n tiÒn xö lý n− íc
nhiÔm asen.
.
(a ) (b )
H×nh 22: HÊp phô asen cña vËt liÖu M3 khi cã mÆt ion SO 4-2
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303138
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 39/47
¾ HÊp phô asen khi cã mÆt cña PO 4-3
Dùa vµo ®å thÞ hÊp phô (H×nh 23) ta nhËn thÊy r»ng khi cã mÆt cña
ion PO4-3 th× kh¶ n¨ng hÊp phô cña vËt liÖu M3 ®èi víi c¶ As(III) vµ As(V) suy
gi¶m rÊt m¹nh. Nång ®é PO4-3 trong dung dÞch cµng cao kh¶ n¨ng hÊp phô asencµng gi¶m. §iÒu nµy lµ phï hîp víi c¸c nghiªn cøu ®· ®− îc c«ng bè trong c¸c
tµi liÖu tr− íc ®©y .
Tuy nhiªn c¸c kÕt qu¶ thu ®− îc kh«ng cho biÕt râ rµng quy luËt biÕn ®æi
cña kh¶ n¨ng hÊp phô cña vËt liÖu. Trong 20 phót ®Çu c¸c kÕt qu¶ cho thÊy
nång ®é asen trong dung dÞch gi¶m m¹nh ®èi víi c¶ hai d¹ng As(III)vµ As(V).
Tuy nhiªn sau ®ã nång ®é asen trong dung dÞch l¹i t¨ng lªn mét c¸ch cã hÖ
thèng. §Ó gi¶i thÝch ®iÒu nµy chóng t«i ®− a ra gi¶ thiÕt cho r»ng do tÝnh chÊt vµ
cÊu tróc cña AsO43- vµ PO3
3- lµ t− ¬ng ®ång. Nªn c¶ hai d¹ng nµy ®Òu t¹o thµnh
phøc chÊt trªn c¸c t©m ho¹t tÝnh cña vËt liÖu. Trong thêi gian ®Çu do tèc ®é lín
asen bÞ hÊp phô lªn bÒ mÆt vËt liÖu nh− ng sau ®ã do chªnh lÖch nång ®é cao
cña PO43-( mËt ®é ion cao) chóng ®Èy asen ra ngoµi dung dÞch. §Ó chøng minh
cho gi¶ thiÕt nµy ®ßi ph¶i cã nh÷ng nghiªn cøu kiÓm chøng tiÕp theo. Tuy
nhiªn trong thùc tÕ nång ®é PO43- an toµn cho n− íc ¨n uèng lµ 2,5mg / lÝt lµ rÊt
nhá so víi c¸c mÉu thÝ nghiÖm. Trong tr− êng hîp hµm l− îng PO43- cao b¾t buéc
ph¶i cã mét quy tr×nh riªng ®Ó xö lý PO43-.
H×nh 23: HÊp phô asen cña vËt liÖu M3 khi cã mÆt ion PO 4-3
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303139
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 40/47
III.2.3. S¬ bé ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng hÊp phô asen cña vËt liÖu trªn c¬ së kü
thuËt hÊp phô - keo tô- läc
MÉu n− íc ngÇm thùc tÕ lµ mÉu n− íc giÕng khoan t¹i x· Nh©n Khang huyÖn
Lý Nh©n tØnh Hµ Nam. Chóng t«i sö dông mét quy tr×nh ®¬n gi¶n ®Ó xö lý asen: HÊp phô - keo tô – l¾ng läc. Ho¸ chÊt keo tô ®− îc dïng ë ®©y lµ PACN-95 lµ
s¶n phÈm cña Liªn hiÖp KHSX c«ng nghÖ ho¸ häc
ThÝ nghiÖm ®− îc tiÕn hµnh nh− sau:
MÉu n− íc ban ®Çu cho qua bÓ sôc khÝ trong vßng 10 phót sau ®ã ®em läc
®Ó lo¹i bít c¸c chÊt l¬ löng.
- Thªm vµo 0.01g PACN-95 vµo b×nh chøa 1lÝt mÉu n−
íc ®· läc khuÊytrong vßng 15 phót. TiÕn hµnh läc, lÊy mÉu (KÝ hiÖu A)
- Cho 0.1 g chÊt r¾n (M3) vµo b×nh chøa 1lÝt mÉu n− íc ®· läc khuÊy 10
phót nh»m ph©n t¸n ®Òu vËt liÖu. Dïng PACN-95 keo tô trong vßng 15 phót
víi hµm l− îng chÊt keo tô 10g/m3 n− íc (0.01g/l). Läc lÊy n− íc trong sau ®ã
ph©n tÝch ®Þnh l− îng asen trong n− íc (Ký hiÖu B).
B¶ng 3: Mét sè thµnh phÇn c¬ b¶n tr− íc vµ sau khi xö lý mÉu n− íc Hµ Nam
STT Th«ng
sè
§¬n
vÞ
Tr− íc
xö lý
Sau xö lý
(B)
Sau xö lý
(A)
Tiªu
chuÈn
1 pH - 7.03 7 7 6.5-8.5
2 Fe mg/l 6.25 0.2 0.03 0.5
3 Mn mg/l 1.19 0.8 0.08 0.5
4 PO43- mg/l 0.31 0.3 0.27 2.5
5 §é oxy ho¸ mg/l 17.2 7 1.5 2.06 As μg/l 125 35.4 3.45 10
KÕt qu¶ ph©n tÝch mét sè chØ tiªu chÊt l− îng n− íc tr− íc vµ sau xö lý ë b¶ng
3 cho thÊy chØ tiªu asen sau khi xö lý cã sö dông vËt liÖu nano s¾t tõ ®¹t hiÖu
qu¶ cao ( 97,3%). Ngoµi ra c¸c hµm l− îng Fe vµ Mn còng gi¶m rÊt râ rÖt. TÊt
c¶ c¸c chØ tiªu ph©n tÝch ®Òu ®¹t tiªu chÈn an toµn cho n− íc ¨n uèng.
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303140
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 41/47
C¸c sè liÖu ph©n tÝch khi kh«ng dïng vËt liÖu nano s¾t hiÖu qu¶ lo¹i bá
asen vµ c¸c nghiªn tè kh¸c ®Òu kh«ng cao ( ch− a ®¹t c¸c chØ tiªu an toµn).[17]
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303141
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 42/47
KÕt LuËn
C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu nhËn ®− îc ®· nªu trong luËn v¨n cho phÐp rót ra
c¸c kÕt luËn sau ®©y:
1. §· chÕ t¹o thµnh c«ng vËt liÖu nano oxit s¾t tõ Fe3O4 b»ng ph− ¬ng
ph¸p ®ång kÕt tña trong dung dÞch tõ nguyªn liÖu tinh khiÕt vµ kü thuËt kÝch
th− íc kÝch th− íc 10-12nm.
2 §· ®o ®¹c c¸c ®Æc tr− ng c¬ b¶n cña hai lo¹i vËt liÖu nµy theo ®ã vËt
liªu chÕ t¹o ®− îc cã d¹ng h×nh cÇu, kÝch th− íc cì 10-12nm. C¸c vËt liÖu chÕ
tao cã sù tham gia cña PEG cã kÝch th− íc nhá h¬n vµ cã ®é ph©n t¸n cao h¬n
khi kh«ng dïng PEG. C¸c sè liÖu ®o ®¹c ®Æc tr− ng tõ cña vËt liÖu chøng tá r»ngvËt liÖu cã ®Æc tr− ng siªu thuËn tõ
3 §· nghiªn cøu kh¶ n¨ng hÊp phô As cña vËt liÖu. VËt liÖu chÕ t¹o
®− îc cã kh¶ n¨ng hÊp phô tèt c¶ hai d¹ng As(III) vµ As(V). Víi hµm l− îng
pha r¾n chØ 0.2g/l ®· cã thÓ ®− a dung dÞch cã nång ®é asen 100 μg/l xuèng d− íi
ng− ìng an toµn 10μg/l theo tiªu chuÈn cña WHO. VËt liÖu M3 ®− îc chÕ t¹o tõ
nguyªn liÖu kü thuËt cã kh¶ n¨ng hÊp phô tèt h¬n vËt liÖu M1 do kh¶ n¨ng ph©nt¸n cao.
4. §· nghiªn cøu kh¶o s¸t sù ¶nh h− ëng cña mét sè ion cã th− êng cã
trong n− íc: Fe+3
, HCO3-, SO4
-2, PO4
-3 ®Õn qu¸ tr×nh hÊp phô cña vËt liÖu. §Æc
biÖt sù cã mÆt ion Fe+3 lµm t¨ng mét c¸ch ®ét ngét kh¶ n¨ng hÊp phô asen cña
vËt liÖu ®iÒu nµy t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho viÖc xö lý n− íc bÞ nhiÔm asen v×
trong thùc tÕ mäi nguån n− íc ngÇm ®Òu chøa s¾t. Sù cã mÆt cña HCO3-, SO4
-2,
PO4-3
cã xu h− íng lµm gi¶m kh¶ n¨ng hÊp phô cña vËt liÖu, ®Æc biÖt sù cã mÆt
cña PO4-3 lµm gi¶m m¹nh kh¶ n¨ng hÊp phô asen cña vËt liÖu. §iÒu nµy ®− îc
gi¶i thÝch lµ do cÊu h×nh vµ kÝch th− íc cña ion PO4-3
vµ c¸c d¹ng asen trong
dung dÞch lµ t− ¬ng ®èi gÇn nhau.
5 KÕt qu¶ nghiªn cøu sö dông vËt liÖu M3 ®Ó xö lý asen trong thùc tiÔn
cho thÊy r»ng:
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303142
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 43/47
- Qu¸ tr×nh hÊp phô - keo tô – l¾ng läc cã thÓ sö dông ®Ó xö lý n− íc nhiÔm
asen trªn c¬ së sö dông vËt liÖu nano s¾t tõ
- VËt liÖu M3 chÕ t¹o tõ nguyªn liÖu kü thuËt víi hµm l− îng 0,1g/l sö dông
c«ng nghÖ nµy ®· ®¶m b¶o ®− a nång ®é asen tõ 125 μg/l xuèng cßn 3,45 μg/l. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu trªn ®©y ®· chøng tá r»ng vËt liÖu nano s¾t tõ chÕ
t¹o tõ nguyªn liÖu kü thuËt cã thÓ lµ vËt liÖu phï hîp cho viÖc sö dông lo¹i bá
asen trong n− íc ngÇm t¹i ViÖt Nam. ViÖc chÕ t¹o vËt liÖu ®i tõ nguyªn liÖu kü
thuËt s½n cã trong n− íc gióp cho gi¸ thµnh vËt liÖu gi¶m lµ tiÒn ®Ò cho c¸c
nghiªn cøu hoµn thÖn øng dông sau nµy.
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303143
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 44/47
Tμi liÖu tham kh¶o
1. §ç Träng Sù (1996), “Nghiªn cøu nhiÔm bÈn n− íc d − íi ®Êt vïng Hµ Néi”,
LuËn ¸n TiÕn sü §Þa lý - §Þa chÊt.
2. §ç V¨n ¸i, Mai Träng NhuËn, NguyÔn Kh¾c Vinh (2000), “ Mét sè ®Æc ®iÓm
ph©n bè asen trong tù nhiªn vµ vÊn ®Ò « nhiÔm asen trong m«i tr− êng ë ViÖt
Nam”, Héi th¶o Quèc tÕ vÒ « nhiÔm Arsen.
3. L− u §øc H¶i, §ç V¨n ¸i, Vâ C«ng NghiÖp, TrÇn M¹nh LiÔu, Chiế n lượ c
quản lý vµ giảm thiể u t¸c động « nhiễ m asen t ớ i m«i trườ ng vµ sứ c khoẻ con
ng ườ i, TuyÓn tËp Héi th¶o quèc tÕ “¤ nhiÔm As: hiÖn tr¹ng, t¸c ®éng ®Õn
søc khoÎ con ng− êi vµ gi¶i ph¸p phßng ngõa.”, Hµ Néi th¸ng 9/2005.
4. NguyÔn V¨n §¶n, Tèng Ngäc Thanh (2001), “VÒ kh¶ n¨ng nhiÔm bÈn
Arsenic c¸c nguån n− íc d − íi ®Êt ë ViÖt Nam”, Héi nghÞ vÒ Asen trong n− íc
sinh ho¹t vµ x©y dùng kÕ ho¹ch hµnh ®éng, Bé N«ng nghiÖp vµ Ph¸t triÓn
N«ng th«n, Hµ Néi.
5. NguyÔn ViÖt Anh (2001), “ Mét sè c«ng nghÖ xö lý arsen trong n− íc ngÇm
phôc vô cho n− íc cÊp sinh ho¹t ®« thÞ vµ n«ng th«n”, Héi th¶o quèc tÕ vÒ «
nhiÔm arsen: HiÖn tr¹ng t¸c ®éng®Õn søc khoÎ con ng− êi vµ c¸c gi¶i ph¸p
phßng ngõa, Hµ Néi/
6. NguyÔn §øc NghÜa, Ho¸ häc Nano c«ng nghÖ nÒn vµ vËt liÖu nguån, Nhµ
xuÊt b¶n Khoa häc Tù nhiªn vµ C«ng nghÖ (2007)
7. Willard Chappell, Nhiễ m độc asen: M ột vấ n đề sứ c khỏe m«i trườ ng vớ i quy
m« toµn cầu, tµi liÖu ®· dÉn [1]
8. Yean, S., Cong, L., A. T., Colvin, V. L., and Tomson, M.B., Magnetite
Nanoparticles as Adsorbents for Arsenic Removal and Magnetic
Separation, Proceedings U.S. EPA 2004 Nanotechnology Science To
Achieve Results (STAR) Progress Review Workshop-Nanotechnology and
the Environment II, August 18-20, 2004
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303144
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 45/47
9. Mason Tomson, Arsenic Adsorption on Nanoscale Magnetite,
“Nanotechnology –Applications and Implications for Superfund”- Seminar,
February 13, 2007
10. Jade Boyd, 'Nanorust’ cleans arsenicfrom drinking water: Tiny tech
promises 'no-energy' solution for global problem, Rice News, Nov. 9/2006
11. Phan ThÞ Ngäc BÝch, NguyÔn ThÞ Kim Thanh, Ph¹m V¨n L©m, §iÒu chÕ
nano oxyt s¾t tõ Fe 3O 4 b»ng ph− ¬ng ph¸p ®ång kÕt tña vµ ph− ¬ng ph¸p
ph©n huû nhiÖt. PhÇn 1. Ph− ¬ng ph¸p ®ång kÕt tña ®iÒu chÕ Fe 3O 4, T¹p chÝ
Ph©n tÝch Hãa Lý vµ Sinh häc T-12, 4 (2007) tr. 14-18
12. Ph¹m V¨n L©m, Phan thÞ Ngäc BÝch, §µo Quèc H− ¬ng. §¼ng nhiÖt hÊp
phô, ¶nh h− ëng cña c¸c ion Fe 3+, HCO 3 2-, SO 4
2 ®Õn sù hÊp phô asen cña oxit
s¾t tõ kÝch th− íc nano chÕ t¹o tõ nguyªn liÖu kü thuat¹, T¹p chÝ Ho¸ Häc,
Vol.46No.2A, Tr.133-138,2008
13. A.G. Roca, M.P. Gonzalez and C.J. Serna, Synthesis of monodispersed
magnetite particles from different organometallic precursors, IEEE
Transactions on magnetics, vol. 42, No. 10, 2006 p. 3025-3029
14. Kenneth J. Klabunde, Nanoscale materials in chemistry, Wiley-
interscience, John Wiley & Son, Inc., Publication 2001, p. 179-221
15. Youjin Lee, Che Jin Bae, Je-Geun Park, Han- Jin Noh, Jae-Hoon Park and
Taeghwan Hyeon, Large-scale synthesis of uniform and crystalline
magnetite nanoparticles using reverse micelles as nanoreactors under
reflux conditions, Advances functional materials, 2005, 15, No.3, p. 503-509
16. Preparation and synthesis of magnetic fibers , United States Patent 5143583
17. Tiªu chuÈn vÖ sinh n− íc ¨n uèng. Banh hµnh kÌn theo quyÕt ®Þnh sè
1327/2002/BYT-Q§ ngµy 18/4/2002 cña Bé tr− ëng Bé Y tÕ n− íc CHXHCN
ViÖt Nam
18. Arsenic and Heavy Metal Filter/Cartridge,
http://www.micronose.com/pdf/MicroNose_product_brochure.pdf
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303145
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 46/47
19. Bayoxide® Arsenic Removal Media - Ferric Oxide Adsorptive Media,
www.severntrentservices.com
20. http://www/ wikipedia.org.
NguyÔn ThÞ Liªn MSSV: 50530303146
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon
7/30/2019 LUẬN VĂN Nghiên cứu chế tạo oxyt sắt từ kích thước nano từ nguyên liệu kỹ thuật rẻ tiền, ứng dụng trong xử lý A…
http://slidepdf.com/reader/full/luan-van-nghien-cuu-che-tao-oxyt-sat-tu-kich-thuoc-nano-tu 47/47
T«i xin ch©n th μ nh c¶m ¬n tíi Ks. Ph¹m V¨n L©m –
ng − êi ®· tËn t×nh h − íng dÉn v μ gióp ®ì t«i trong thêi gian ho μ n th μ nh kho¸ luËn. T«i còng xin göi lêi c¶m ¬n ®ªn Ts. Phan §ç
Hïng ng − êi ®· ñng hé v μ ®éng viªn t«i.
T«i xin göi lêi c¶m ¬n ®Õn tËp thÓ phßng Ho¸ v« c¬- ViÖn
Ho¸ häc ®· t¹o ®iÒu kiÖn tèt cho t«i nghiªn cøu v μ thùc nghiÖm
trong suèt qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn v¨n.
§ång thêi t«i xin c¶m ¬n c¸c th μ y c« Khoa C«ng nghÖ sinh
häc v μ M«i tr − êng – Tr − êng §¹i häc Ph − ¬ng §«ng ®· tËn t×nh
d¹y b¶o t«i trong nh÷ng n¨m häc võa qua.
MÆc dï ®· cè g¾ng ho μ n th μ nh kho¸ luËn n μ y víi sù nç lùc
cña b¶n th©n nh − ng ch¾c ch¾n r»ng kh«ng thÓ tr¸nh nh÷ng
thiÕu sãt kÝnh mong c¸c thÇy c« tËn t×nh chØ b¶o. Mét lÇn n÷a xin göi lêi c¶m ¬n ch©n th μ nh tíi tÊt c¶ mäi ng − êi.
H μ Néi, ng μ y 12 th¸ng 5 n¨m 2009
Sinh Viªn
NguyÔn ThÞ Liªn
www.daykemquynhon.ucoz.com day kem quy nhon 1000B tran hung dao quy nhon