Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu điều chế, tính chất của vật liệu bentonit biến tính và ứng dụng hấp phụ phốtpho trong nước

Nghiên cứu Điều Chế, Tính Chất Của Vật Liệu Bentonit Biến Tính Và Ứng Dụng Hấp Phụ Phốtpho Trong Nước

Tác giả: Bùi Văn Thắng

Lĩnh vực: Hóa Vô Cơ

Nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung nghiên cứu về bentonit, một loại khoáng sét tự nhiên có nhiều ứng dụng. Đề tài đi sâu vào việc điều chế và khảo sát tính chất của bentonit biến tính, đặc biệt là khả năng hấp phụ phốtpho trong nước. Bentonit, với thành phần chính là montmorillonit, sở hữu các đặc tính quý giá như khả năng trao đổi ion, trương nở, hấp phụ, và tính kết dính, làm cho nó trở thành vật liệu tiềm năng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm cả xử lý môi trường. Nghiên cứu này nhấn mạnh việc sử dụng tài nguyên bentonit sẵn có tại Việt Nam để phát triển vật liệu hấp phụ phốtpho hiệu quả, góp phần kiểm soát và ngăn chặn tình trạng phú dưỡng trong các thủy vực. Luận án cũng đề cập đến việc biến tính bentonit bằng các tác nhân kim loại hoặc polyoxocation kim loại để tạo ra vật liệu có cấu trúc lỗ xốp vi mao quản, từ đó tăng cường khả năng hấp phụ.

Mục lục chi tiết:

• TRANG BÌA PHỤ
• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• Chương 1. TỔNG QUAN
• 1.1. BENTONIT
• 1.1.1. Thành phần khoáng và thành phần hoá học
• 1.2.2. Cấu trúc của montmorillonit
• 1.3.3. Tính chất của bentonit
• 1.3.3.1. Khả năng trao đổi ion
• 1.3.3.2. Tính chất hấp phụ
• 1.3.3.3. Tính trương nở
• 1.3.4. Ứng dụng của bentonit
• 1.2. BENTONIT BIẾN TÍNH BẰNG CÁC TÁC NHÂN KIM LOẠI
• 1.2.1. Bentonit biến tính bằng cation kim loại
• 1.2.2. Bentonit biến tính bằng polyoxocation kim loại
• 1.2.3. Sự hình thành bentonit biến tính và các yếu tố ảnh hưởng
• 1.2.4. Bentonit biến tính bởi tác nhân La, Al, Fe, Al/La, Al/Fe
• 1.2.4.1. Bentonit biến tính lantan
• 1.2.4.2. Bentonit biến tính nhôm
• 1.2.4.3. Bentonit biến tính sắt
• 1.2.4.4. Bentonit biến tính nhôm/lantan
• 1.2.4.5. Bentonit biến tính nhôm/sắt
• 1.3. TÍNH CHẤT CỦA BENTONIT BIẾN TÍNH
• 1.4. TÍNH CHẤT HẤP PHỤ PHỐTPHO CỦA BENTONIT BIẾN TÍNH
• 1.4.1. Hiện tượng phú dưỡng
• 1.4.2. Ảnh hưởng của phú dưỡng
• 1.4.3. Bentonit biến tính là vật liệu hấp phụ phốtpho hiệu quả
• 1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, SỬ DỤNG BENTONIT BÌNH THUẬN
• 1.6. MỘT SỐ KẾT LUẬN CHÍNH RÚT RA TỪ TỔNG QUAN
• 1.7. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
• Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. HOÁ CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG
• 2.1.1. Hoá chất
• 2.1.2. Dụng cụ
• 2.1.3. Thiết bị
• 2.1.4. Mẫu quặng sử dụng trong nghiên cứu
• 2.2. XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG TRAO ĐỔI CATION CỦA BENTONIT
• 2.3. THỰC NGHIỆM ĐIỀU CHẾ BENTONIT BIẾN TÍNH
• 2.3.1. Điều chế vật liệu B90-La và B40-La
• 2.3.2. Điều chế vật liệu BAl, BFe, BAlLa và BAlFe
• 2.3.2.1. Điều chế dung dịch polyoxocation kim loại
• 2.3.2.2. Điều chế bentonit biến tính bằng polyoxocation kim loại
• 2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU
• 2.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.4.2. Phương pháp tán xạ năng lượng tia X
• 2.4.3. Phương pháp xác định bề mặt riêng BET
• 2.4.4. Phương pháp hiển vi điệt tử quét
• 2.4.5. Phương pháp phổ hồng ngoại
• 2.4.6. Phương pháp ICP-AES
• 2.5. KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ PHỐTPHO CỦA BENTONIT BIẾN TÍNH
• 2.6. KHẢO SÁT HẤP PHỤ PHỐTPHO TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
• 2.6.1. Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ
• 2.6.2. Thử nghiệm hấp phụ phốtpho của nước hồ phú dưỡng bằng vật liệu bentonit biến tính trong cột
• 2.7. XỬ LÝ HỒ HOÀ MỤC BẰNG VẬT LIỆU BENTONIT BIẾN TÍNH
• 2.8. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ
• 2.8.1. Động học hấp phụ
• 2.8.2. Đường đẳng nhiệt hấp phụ
• 2.8.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ và các tham số nhiệt động học
• Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. ĐẶC TRƯNG CỦA BENTONIT BÌNH THUẬN
• 3.2. NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ BENTONIT BIẾN TÍNH LANTAN
• 3.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế vật liệu B90-La và B40-La
• 3.2.1.1. Ảnh hưởng thời gian trao đổi và tỉ lệ LaCl3/bentonit
• 3.2.1.2. Ảnh hưởng của pH
• 3.2.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ
• 3.2.1.4. Ảnh hưởng của phần trăm huyền phù bentonit
• 3.2.2. Đánh giá đặc tính lý hoá của bentonit biến tính lantan
• 3.2.2.1. Thành phần hoá học và diện tích bề mặt
• 3.2.2.2. Tính chất bề mặt
• 3.2.2.3. Phổ FTIR
• 3.2.3. Kết luận về quá trình điều chế bentonit biến tính lantan
• 3.3. NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ BENTONIT BIẾN TÍNH NHÔM VÀ SẮT
• 3.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế vật liệu BAl và BFe
• 3.3.1.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ MCl3/bentonit
• 3.3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian già hoá dung dịch polyoxocation
• 3.3.1.3. Ảnh hưởng nhiệt độ của quá trình biến tính
• 3.3.1.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol OH/M³+
• 3.3.2. Đánh giá đặc tính lý hoá của vật liệu BAl và BFe
• 3.3.2.1. Thành phần hoá học và diện tích bề mặt
• 3.3.2.2. Tính chất bề mặt
• 3.3.2.3. Phổ FTIR
• 3.3.3. Kết luận về quá trình điều chế vật liệu BAl, BFe
• 3.4. NGHÊN CỨU ĐIỀU CHẾ BENTONIT BIẾN TÍNH AI/La VÀ Al/Fe
• 3.4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế vật liệu BAlLa, BAlFe
• 3.4.1.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ AlCl3/MCl3
• 3.4.1.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ (Al³++M³+)/bentonit
• 3.4.1.3. Ảnh hưởng của thời gian già hoá dung dịch polyoxocation
• 3.4.1.4. Ảnh hưởng nhiệt độ của quá trình biến tính
• 3.4.1.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol OH/(Al³++M³+)
• 3.4.2. Đánh giá đặc tính lý hoá của vật liệu BAlLa và BAlFe
• 3.4.2.1. Thành phần hoá học và diện tích bề mặt
• 3.4.2.2. Tính chất bề mặt
• 3.4.2.3. Phổ FTIR
• 3.4.3. Kết luận về quá trình điều chế vật liệu BAlLa, BAlFe
• 3.5. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ PHỐTPHO CỦA VẬT LIỆU BENTONIT BIẾN TÍNH
• 3.5.1. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ phốtpho của bentonit biến tính
• 3.5.1.1. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy
• 3.5.1.2. Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ
• 3.5.1.3. Ảnh hưởng của pH
• 3.5.1.4. Động học hấp phụ phốtpho trên bentonit biến tính
• 3.5.1.5. Đường đẳng nhiệt hấp phụ
• 3.5.1.6. Các tham số nhiệt động học hấp phụ phốtpho trên bentonit biến tính
• 3.5.1.7. Ảnh hưởng của một số ion cản
• 3.5.1.8. Khả năng lưu giữ phốtpho của bentonit biến tính
• 3.5.1.9. Cơ chế hấp phụ phốtpho của bentontie biến tính
• 3.5.2. Thành phần hoá học và tính chất bề mặt của vật liệu sau khi hấp phụ
• 3.5.3. Kết luận về khả năng hấp phụ phốtpho trong dung dịch nước tổng hợp bằng vật liệu bentonit biến tính
• 3.6. KHẢO SÁT HẤP PHỤ PHỐTPHO CỦA BENTONIT BIẾN TÍNH LANTAN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
• 3.6.1. Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ
• 3.6.2. Khảo sát hấp phụ phốtpho của nước hồ bị phú dưỡng
• 3.6.3. Khảo sát hấp phụ phốtpho trong nước hồ của vật liệu bằng cột
• 3.6.4. Kết luận về khả năng hấp phụ phốtpho của vật liệu trong phòng thí nghiệm
• 3.7. XỬ LÝ HỒ HOÀ MỤC BẰNG VẬT LIỆU B90-La
• 3.7.1. Thời gian khảo sát
• 3.7.2. Đặc tính lý hoá của hồ Hoà Mục trước khi xử lý
• 3.7.2.1. Phân tích một số chỉ tiêu lý hoá
• 3.7.2.2. Nồng độ kim loại có trong nước và bùn đáy hồ Hoà Mục trước khi xử lý
• 3.7.3. Đặc tính lý hoá của hồ Hoà Mục sau khi phun bằng B90-La
• 3.7.3.1. Chất dinh dưỡng
• 3.7.3.2. Yếu tố pH
• 3.7.3.3. Nhiệt độ
• 3.7.3.4. DO và chất hữu cơ
• 3.7.3.5. Nồng độ kim loại trong nước và bùn đáy hồ Hoà Mục sau khi xử lý
• 3.7.4. Thành phần loài và mật độ tảo trước và sau khi xử lý hồ Hoà Mục bằng vật liệu B90-La
• 3.7.4.1. Thành phần loài
• 3.7.4.2. Mật độ tảo
• 3.7.5. Kết luận về quá trình xử lý toàn hồ Hoà Mục bằng vật liệu B90-La
• KẾT LUẬN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC