Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Bột TiO2 được nghiền mịn, cho vào cuvet bằng thạch anh, sau đó nén chặt mẫu lại bằng nấp đậy cuvet sao cho bề mặt mẫu phẳng và đồng nhất. Mở máy và cài đặt các thông tin cho máy.

Bột TiO2 được nghiền mịn, cho vào cuvet bằng thạch anh, sau đó nén chặt mẫu lại bằng nấp đậy cuvet sao cho bề mặt mẫu phẳng và đồng nhất. Mở máy và cài đặt các thông tin cho máy.

Tải bản đầy đủ - 0trang

Khi phân tử hấp thu các bức xạ có năng lượng lớn như năng lượng tử ngoại hoặc

khả kiến thì năng lượng electron của chúng sẽ bị thay đổi và phụ thuộc vào cấu trúc

electon của phân tử. Mỗi phân tử có thể hấp thu năng lượng với các bước sóng khác nhau

và tuân theo quy lựa chọn trong phổ electron.

Theo định luật Lambert – Beer, cường độ tia đơn sắc trước và sau qua môi trường

hấp thu liên hệ nhau bởi hệ thức:

A = lg = εlC

Với:

A: độ hấp thu

C: nồng độ chất tan

l: bề dày cuvet đựng mẫu

ε: hệ số hấp thu

Máy đo UV – VIS thông thường đều ghi phổ ở vùng tử ngoại gần vùng khả kiến,

khả năng máy có thể đo tới λ=1000nm. Dung mơi dùng để đo phổ phải không hấp thu ở

vùng cần đo. Trong đề tài sử dụng máy đo UV – VIS 1800 SIMADZU để xác định nồng

độ methylene blue.



CHƯƠNG 2 – THỰC NGHIỆM

2.1. Hóa chất - dụng cụ - thiết bị

2.1.1. Hóa chất

- TiO2 cơng nghiệp

- FeSO4.7H2O

- NaOH (xút vảy)

- Dung dịch H2SO4 đậm đặc (96 – 98%)

- Hydro peroxit (H2O2)

- Polyethylenglycol HO(C2H4O)nH

- Methylene blue C16H18N3SCl

2.1.2. Dụng cụ thí nghiệm và thiết bị

- Cốc thủy tinh 100 ml, 250 ml, 500 ml

- Đũa thủy tinh

- Pipet 5 ml, 10 ml, 25 ml

- Buret 25 ml

- Erlen 250 ml, 500 ml, 1000 ml

- Bình tia nước cất

- Bếp gas, nồi đun

- Chén nung

- Lò nung Nabertherm (Anh)

- Cân phân tích Precisa (Thụy Sỹ)

- Tủ sấy chân không Labtech (Hàn Quốc)

- Máy khuấy từ gia nhiệt Bibby Sterilin HC 502 (Anh)



2.2 Các thí nghiệm điều chế xúc tác

2.2.1 Điều chế Ti(SO4)2 từ TiO2 cơng nghiệp

2.2.1.1 Quy trình điều chế

TiO2 cơng nghiệp



NaOH khan



Hỗn hợp Na2TiO3 và NaOH

Lọc, rửa

Bột Ti(OH)4



Dung dịch H2SO4 đậm đặc

Dung dịch Ti(SO4)2

Phản ứng phân hủy oxyt titan trong kiềm nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 300oC.

TiO2 + 2NaOH = Na2TiO3 + H2O

Đun nóng chảy NaOH khan. Sau đó cho từ từ TiO 2 vào, phản ứng xảy ra rất mạnh.

Sản phẩm thu được khi để nguội là một khối rắn bao gồm Na 2TiO3 và NaOH. Khi pha

loãng sản phẩm trong nước Na2TiO3 phân hủy tạo thành Ti(OH)4 ngậm nước:

Na2TiO3 + H2O = Ti(OH)4 + 2NaOH

Lắng, gạn kết tủa nhiều lần, sau đó lọc rửa kết tủa đến pH 7÷8. Hydroxyt titan mới

sinh có khả năng tan mạnh trong mơi trường axit sunfuric. Cho từ từ kết tủa hydroxyt

titan mới sinh vào dung dịch acid H 2SO4 70% chứa trong bình tam giác có đặt ống sinh

hàn hồi lưu, gia nhiệt trên bếp cách cát, phản ứng ban đầu xảy ra mãnh li ệt, tỏa nhiệt

nhiều làm nhiệt độ dung dịch tăng lên nhanh để đạt được nhiệt độ sôi 180-200 oC, tiếp tục

cho thêm kết tủa đến khi phản ứng đạt hiệu suất cao nhất, dung dịch vẩn đục các hydroxit



titan khơng hòa tan nữa, làm nguội đến nhiệt độ phòng, để lắng trong và tách dung dịch

trong bão hòa Ti4+.

2.2.1.2 Thí nghiệm tỉ lệ TiO2/NaOH

Mơ tả thí nghiệm:

Nấu NaOH tan chảy, sau đó cho từ từ TiO 2 vào cho đến khi lượng TiO2 tan hết, để

nguội. Tiến hành rửa NaOH dư bằng nước cất đến pH = 7 thì đem lọc lấy kết tủa để khơ,

thu được Ti(OH)4. Đề tài đã tiến hành khảo sát các tỉ lệ NaOH/TiO 2 phản ứng là 1/2, 1/3,

1/4, 1/5.

2.2.1.3 Khảo sát thời gian phân hủy TiO2

Mơ tả thí nghiệm:

Cân 160 gam NaOH cho vào nồi inox đun đến khi NaOH tan chảy, sau đó cân 40g

TiO2 cho vào nồi, thời gian được tính từ khi cho TiO2. Khảo sát ở những thời gian khác

nhau: 5 phút, 10 phút, 15 phút.

Bảng 2.1 Bảng khảo sát thời gian phân huỷ TiO2

ST

T

1

2



Thời gian, phút



NaOH, gam



TiO2, gam



5

10



160

160



40

40



3



15



160



40



2.2.1.4. Phương pháp xác định hàm lượng titan trong dung dịch titansunfat

Phương pháp so màu xác định titan dựa trên phản ứng của ion titan với hidroperoxit

tạo thành cation phức [TiO(H2O2)2]2+ có màu vàng hấp thu ở bước sóng 405nm. Phản ứng

này nhạy, cho phép xác định titan khi nồng độ của nó đạt tới 10-5g/ml.

Các muối florua, photphat, các ion có màu, thí dụ: sắt, đồng, coban, niken và một số

nguyên tố khác ngăn cản sự xác định.

Các thuốc thử cần thiết:

+ Dung dịch chuẩn titan sunphat, chứa 0.1mg TiO2/ml

+ Axit sunfuric, dung dịch 2N và pha loãng (1:1)

+ Hidro peroxit, dung dịch 3%



+ Natri pirosunfat

+ Axit photphoric (d = 1.7 g/cm3)

Chuẩn bị dung dịch sunfat titan: Nung nóng chảy lượng cân 0.2g titan dioxit trong

chén với 8-10g natri pirosunfat. Hòa tan chất chảy trong dung dịch axit sunfuric trong đó

là 2N. Cẩn thận lắc đều dung dịch, dung dịch được chuẩn bị như vậy chứa 0.1mg TiO 2

trong 1ml.

Phương pháp xác định: Thêm 1 giọt dung dịch hidroperoxit 30% vào bình định mức

dung tích 50ml chứa lần lượt: 0, 10, 20, 30, 40 ml dung dịch titan sunfat chứa 0.1mg

TiO2/ml, thêm giọt axit photphoric (có tác dụng loại bỏ ảnh hưởng màu của ion Fe 3+ nếu

có trong dung dịch). Sau đó định mức tới vạch bằng dung dịch axit sunfuric 2N. Lắc đều

và để yên trong 10 phút. Rồi đo mật độ quang trên máy DR 2000 tại bước sóng 400-500

nm.

Lập đồ thị f(c) theo mật độ quang D. Ta nhận được đường chuẩn xác định hàm

lượng titan có trong dung dịch.

C (g/l)



0



0,02



0,04



0,06



0,08



0,1



D



0



0,203



0,411



0,608



0,815



1,024



1.2



Mât đ ơ quang



1



f(x) = 10.22x - 0

R² = 1



0.8

0.6

0.4

0.2

0

0



0.02



0.04



0.06



0.08



0.1



Ham lư ơ ng TiO2 (g/l)



Hình 2.1. Đồ thị đường chuẩn TiO2



0.12



Chuẩn bị mẫu đo: mẫu đo được thực hiện tương tự, đo mật độ quang. Dựa vào

đường chuẩn xác định titan suy ra được hàm lượng titan có trong dung dịch.

Cách tiến hành: Trích lấy mẫu cho vào bình định mức 50ml rồi cho hiện màu với

thuốc thử H2O2 định mức dung dịch bằng dung dịch axit 2N. Đo mật độ quang ở bước

sóng 405nm. Tính hàm lượng Ti4+ dựa vào phương trình đường chuẩn:

y =10,219x – 0,0008

Trong đó: y: mật độ quang ; x : nồng độ Ti4+ (g/l)

mTi4+ =

Với mTi4+ là hàm lượng Ti4+ có trong dung dịch (g/l); D: hệ số pha lỗng.



2.2.2. Thí nghiệm điều chế hệ xúc tác

Quy trình điều chế được mơ tả theo sơ đồ hình 2.2

TiO2 công nghiệp



NaOH khan



Hỗn hợp Na2TiO3 và NaOH

Lọc, rửa

BộtTi(OH)4

Dung dịch H2SO4 đậm đặc

Dung dịch Ti(SO4)2



Dung dịch FeSO4



Polyethylenglycol



Nhỏ từng giọt NH3

Huyền phù



Lọc, rửa

Sấy

Nung

Bột TiO2.Fe

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình điều chế hệ xúc tác bằng phương pháp đồng kết tủa



Cho 0.1 - 0.2g polyethylenglycol vào dung dịch Ti(SO4)2 nồng độ 29.28 g/l. Cho từ

từ dung dịch FeSO4 nồng độ 35.38 g/l vào dung dịch A và tiếp tục khuấy 400 vòng/phút

trong 10 phút. Sau đó cho thật chậm từng giọt NH 3 25% vào cho đến khi dung dịch đạt

được pH mong muốn và tiếp tục khuấy trong vòng 2h. Kết tủa sinh ra được lọc rửa đến

pH trung tính, sấy ở 80oC trong vòng 12 giờ. Sản phẩm sau sấy, được chia ra nung ở các

chế độ 500oC, 600oC, 700oC trong 2 giờ.

2.2.2.1. Thí nghiệm điều chế hệ xúc tác ở các tỉ lệ khác nhau

Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ Fe2+/Ti4+, chế tạo hệ xúc tác tương tự như

trên ở pH 5, 6, 7, 8 với các tỉ lệ sắt:titan gồm 1: 1, 1:2, 1:5, 1:10, 1:20.

2.2.2.2. Thí nghiệm điều chế hệ xúc tác ở các pH khác nhau

Điều chế các mẫu xúc tác ở các pH khác nhau: pH 5, pH 6, pH 7, pH 8. Tại các tỉ lệ

Ti4+ và Fe2+ khác nhau như trên.

2.2.2.4 Thí nghiệm điều chế xúc tác ở các nhiệt độ nung khác nhau

Mẫu xúc tác sau khi sấy được nghiền mịn, chia thành 3 phần bằng nhau đem nung ở

các nhiệt độ 500oC, 600oC, 700oC.

2.3. Thí nghiệm xác định hàm lượng sắt trong dung dịch

Để xác định hàm lượng Fe2+ trong dung dịch, ta thực hiện phương pháp so màu dựa

trên phản ứng của ion sắt với 1,10 - phenanthroline tạo thành phức màu đỏ cam hấp thu ở

bước sóng 510 nm. Phức tồn tại dạng cation và bền trong khoảng pH rộng từ 2.5 – 9.0,

màu sắc tỉ lệ với hàm lượng Fe 2+. Cho phép xác định sắt khi nồng độ của nó đạt tới 105



g/ml.

Các thuốc thử cần thiết:

+ Dung dịch Fe (II) tiêu chuẩn

+ Dung dịch 1,10- phenanthroline 0.5% pha trong nước.

+ Đệm acetat pH = 5

Chuẩn bị dung dịch sắt (II) tiêu chuẩn: Cân chính xác khoảng 3.5110 g muối Mohr



(NH4)2Fe(SO4).6H2O loại tinh khiết phân tích (chọn những tinh thể còn tốt, màu xanh

nhạt). Hòa tan trong 500 ml nước cất hai lần, thêm vào 5ml H 2SO4 đậm đặc. Dung dịch

này chứa 1mg Fe/ml.



Phương pháp xác định: Lấy vào 8 bình định mức 50 ml chính xác các thể tích Fe

( chuẩn) lần lượt là 0 ml, 0.5 ml, 1 ml, 2 ml, 4 ml, 6 ml, 8 ml, 10 ml. Ở mỗi bình cho thêm

5 ml đệm pH5, 1 ml 1,10 – phenanthroline, rồi định mức tới vạch. Để ổn định trong 10

phút. Rồi đo mật độ quang trên máy DR 2000 tại bước sóng 510 nm.

Lập đồ thị f(c) theo mật độ quang D. Ta nhận được đường chuẩn xác định hàm

lượng sắt có trong dung dịch.

C (mg/l)



0



0,2



0,4



0,8



1,6



2,4



3,2



D



0



0,039



0,087



0,181



0,354



0,517



0,684



0.8

0.7



f(x) = 0.21x + 0

R² = 1



Mật độ quang



0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0



0



0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



Hàm lượng sắt



Hình 2.3. Đồ thị đường chuẩn Sắt

Chuẩn bị mẫu đo: mẫu đo được thực hiện tương tự, đo mật độ quang. Dựa vào

đường chuẩn xác định sắt suy ra được hàm lượng sắt có trong dung dịch.

Cách tiến hành: Dùng pipet lấy một thể tích thích hợp mẫu thử vào bình định mức

50.00ml, thêm 5.00ml đệm acetat pH5, thêm tiếp 1.00mL phenantrolin, dùng nước cất

định mức đến vạch mức. Sau 10 phút đo độ hấp thu của dụng dịch tại bước sóng 510 nm.

Tính hàm lượng Fe2+ dựa vào phương trình đường chuẩn:

y = 0.2146x + 0.0024

Trong đó: y: Mật độ quang ; x : Nồng độ Ti4+ (g/l)



mFe =

Với mFe là hàm lượng Fe2+ có trong dung dịch (g/l); D: hệ số pha lỗng.

2.4 Khảo sát hoạt tính xúc tác

2.4.1 Thí nghiệm khảo sát khả năng xử lý methylene blue

Thí nghiệm khảo sát hoạt tính được tiến hành với 1000ml dung dịch metylene blue

(5mg/l), nồng độ chất xúc tác là 1g/l, khuấy liên tục, sử dụng nguồn LED tạo ánh sáng

trắng. Thời gian phản ứng 120 phút, lấy mẫu phân tích lần lượt sau thời gian tiến hành

phản ứng là 10 phút, 20 phút, 30 phút, 60 phút, 120 phút.



Hình 2.4 Hệ thiết bị phản ứng

2.4.2 Đánh giá hoạt tính xúc tác theo độ chuyển hóa methylene blue

Dựng đường chuẩn metylene blue nồng độ từ 0 – 10 mg/l:

Pha dung dịch gốc metylene blue nồng độ 20mg/l.

Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn chứa metylene blue trong bình định mức 100ml

theo bảng dưới đây:



Dung dịch

0

1

2

3

4

Nồng độ dung dịch, mg/l

0

2

4

6

8

Thể tích dung dịch gốc, ml

0

10

20

30

40

Đo mật độ quang bằng máy đo UV-VIS, bước sóng 664nm. Dung dịch



5

10

50

so sánh là



nước cất.

Lập đồ thị f(c) theo mật độ quang D. Ta nhận được đường chuẩn xác định nồng độ

metylene blue trong dung dịch.

1.8

1.6



f(x) = 0.17x + 0

R² = 1



Mật độ quang



1.4

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0



0



1



2



3



4



5



6



7



8



9



10



Nồng độ MB, mg/l

Hình 2.4 Đồ thị đường chuẩn methylene blue

Dựa vào phương trình đường chuẩn ta có thể xác định được nồng độ methylene

blue. Từ đó đánh giá hoạt tính của xúc tác.



CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Bột TiO2 được nghiền mịn, cho vào cuvet bằng thạch anh, sau đó nén chặt mẫu lại bằng nấp đậy cuvet sao cho bề mặt mẫu phẳng và đồng nhất. Mở máy và cài đặt các thông tin cho máy.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×