Nghiên cứu khả năng tái sinh của sét hữu cơ chống nhôm trong quá trình xử lý phẩm xanh trực tiếp DB - 53

Nghiên c u<br /> <br /> NGHIÊN C U KH N NG TÁI SINH C A SÉT H U C<br /> CH NG NHÔM TRONG QUÁ TRÌNH X LÝ PH M XANH<br /> TR C TI P DB - 53<br /> Nguy n Th Ánh Tuy t<br /> Tr ng i h c Tài nguyên và Môi tr ng Hà N i<br /> Tóm t t<br /> Sau khi bi n tính bentonite b ng benzyl hexadecyl dimetyl amoni clorua<br /> (BHDDMA) và ion kim lo i nhôm, v t li u có kh n ng h p ph ch t h u c r t cao.<br /> N u th i tr c ti p ra môi tr ng, chính lo i v t li u trên gây ô nhi m môi tr ng th<br /> c p. V i nghiên c u này, tác gi ti n hành nghiên c u kh n ng tái sinh c a v t li u<br /> sét h u c ch ng nhôm b ng ph ng pháp oxi hóa v i tác nhân xúc tác H2O2 30%<br /> i u ki n th ng, ph n ng c ti n hành theo mô ph ng c a thi t b ph n ng gián<br /> o n. K t qu c a nghiên c u cho th y r ng v t li u sét h u c ch ng nhôm có kh<br /> n ng h p ph t t h p ch t DB - 53, ngay c khi tái sinh l n th 4 v n cho kh n ng<br /> h p ph DB - 53 r t t t.<br /> T khóa: Sét h u c ch ng nhôm; V t li u tái sinh; Ph h ng ngo i.<br /> Abstract<br /> Research on regeneration ability of organic Al - pillared clays in the direct<br /> treatment with Blue DB - 53<br /> After Bentonite being combined with benzyl hexadecyl dimethyl ammonium<br /> chloride (BHDDMA) and Aluminum metal ion, this material has great ability to adsorb<br /> organic matter. If it is discharged directly into the environment, it causes the secondary<br /> environmental pollution environment. This study researched on the regeneration ability<br /> of organic Al - pillared clays by oxidation method with 30% H2O2 catalyst under normal<br /> conditions, the reaction is conducted according to the simulation of interrupt reaction<br /> equipment. The results of the study showed that organic Al - pillared clays material<br /> has good adsorption capacity of DB - 53 compound, even when the 4th regeneration<br /> still gives good absorption capacity of DB - 53.<br /> Keywords: Organic Al - pillared clays; Regeneration material; Infrared<br /> spectroscopy.<br /> 1. M u sóng ng n ( > 254 nm) x lý c 99% 2<br /> Trong vài n m tr l i ây, m i quan tâm - clophenol h p ph b phân h y trong th i<br /> ngày càng t ng do l ng n c th i c a ngành gian 160 phút. N m 2002, Nhóm tác gi<br /> [2] ã nghiên c u s d ng H2O2 tái sinh<br /> công nghi p ngày càng l n có ch a các ch t<br /> sét ch ng s t trong quá trình x lý lo i<br /> h uc c h i, tác ng tiêu c c n h sinh<br /> b 4 - nitrophenol r t t t v i t l 3 mol<br /> thái và nhân lo i. Hàng lo t ph ng pháp<br /> H2O2/1 mol 4 - nitrophenol. N m 2003,<br /> c a ra lo i b các ch t gây ô nhi m<br /> Nhóm tác gi [3] ã nghiên c u ánh giá<br /> môi tr ng th c p trong ó có ph ng pháp hi u su t c a ch t xúc tác hidro peroxit t i<br /> oxi hóa có s d ng ch t xúc tác. quá trình h p th n c th i ch a h p ch t<br /> Nhóm tác gi [1] ã nghiên c u s phenol v i k t qu lo i b 87,9% ch t h u<br /> d ng TiO2 tái sinh sét h u c v i b c c pH = 5, nhi t 50oC trong th i gian<br /> 104<br /> T p chí Khoa h c Tài nguyên và Môi tr ng - S 24 - n m 2019<br />  Nghiên c u<br /> <br /> 180 phút và c bi t c u trúc c a v t li u Nh t t dung d ch ch ng nhôm vào<br /> không thay i. huy n phù v i t c 2 ml/phút. Khu y<br /> T i Vi t Nam, Nhóm tác gi [4] ã h n h p t i nhi t phòng trong 12 gi<br /> nghiên c u ánh giá cho th y ho t tính và gi qua êm. L c r a b ng n c<br /> quang hóa xúc tác c a TiO2 t t nh t trong lo i h t ion Cl-. Làm khô 80oC. Nung<br /> ph n ng phân h y axit organe 10. 400oC trong th i gian 3 gi . Nghi n nh ,<br /> V i nhi u ph ng pháp tái sinh v t thu c sét ch ng nhôm.<br /> li u sét ch ng h u c ã c nghiên c u i u ch sét h u c ch ng nhôm: Hòa<br /> trên. Trong ó, ph ng pháp s d ng tác tan 1 gam sét ch ng nhôm vào 50 ml H2O2<br /> nhân hóa h c ho c tác nhân có s ph tr trong c c ch u nhi t. i u ch nh h n h p<br /> c a ánh sáng ho c nhi t trong quá trình tái thu c pH = 9, gia nhi t 65oC trong 2<br /> sinh. Các tác nhân trên giúp quá trình tái gi . Ti p ó, hòa tan mu i benzyl hexadecyl<br /> sinh t hi u qu nhanh h n trong th i gian dimetyl amoni clorua v i l ng xác nh<br /> không quá dài. Trong bài báo này, tác gi trong ancol etylic 98 %, thu c h n h p.<br /> ti n hành tái sinh b ng ph ng pháp oxi Nh t t h n h p này vào huy n phù c a<br /> hóa, v i tác nhân oxi hóa H2O2 30% i u<br /> sét ch ng nhôm, ti n hành ph n ng 65oC<br /> ki n th ng. Ph n ng c ti n hành theo<br /> trong 3 gi . Ng ng c p nhi t và già hóa<br /> mô ph ng c a thi t b ph n ng gián o n.<br /> qua êm nhi t phòng. L c, r a b ng<br /> 2. Th c nghi m n c nóng 45 - 55oC cho t i khi lo i b<br /> 2.1. Hóa ch t hoàn toàn ion Cl-. S y khô và nghi n m n ta<br /> thu c sét h u c ch ng nhôm.<br /> Bentonit s d ng trong nghiên<br /> c u này c s n xu t Thanh Hóa. i u ch v t li u tái sinh: L y 10<br /> Benzyl hexadecyl dimetyl amoni clorua ( g v t li u ã bão hòa h p ph , cl c<br /> và s y 65 C, nghi n m n cho vào c c,<br /> o<br /> <br /> <br /> 99%) thêm n c t i th tích 500 ml, ti n hành<br /> mua t Sigma - Aldrich. Các hoá ch t khác khu y v i t c 400 vòng/phút trong<br /> nh DB - 53 (95%), etanol (C2H5OH 98%), th i gian 2 gi . Thêm l ng H2O2 theo<br /> axit sunfuric (H2SO4 98%), dung d ch m t l thích h p [2]. Ti n hành l c, thu h i<br /> amoni (NH4+/NH3), nhôm clorua (AlCl3), v t li u, s y và nghi n m n. Xác nh c u<br /> natri hidroxit (NaOH) và Hydropeoxit trúc c tr ng c a v t li u b ng ph ng<br /> 30% (H2O2) u mua t Trung Qu c. pháp ph h ng ngo i (IR). Có th nghiên<br /> 2.2. Ch t o v t li u tái sinh c u kh n ng tái sinh nhi u l n theo<br /> ph ng pháp trên.<br /> i u ch dung d ch ch ng: L y 50<br /> ml dung d ch AlCl3 vào c c i u nhi t 2.3. Thí nghi m h p ph DB - 53<br /> 65oC trong vòng m t gi . Nh t t 100 (Direct blue 53)<br /> ml dung d ch NaOH vào v i t c 0,5 Ph m xanh tr c ti p DB - 53 (Direct<br /> ml/phút. Dung d ch c già hóa t i nhi t blue 53) thu c lo i h p ch t phenol có<br /> phòng trong 18 gi ngu i [5]. công th c C34H24N6Na4O14S4<br /> Quy trình t ng h p v t li u sét h u<br /> c ch ng nhôm [6]:<br /> Cho 10g sét vào n c t o huy n phù.<br /> 105<br /> T p chí Khoa h c Tài nguyên và Môi tr ng - S 24 - n m 2019<br /> Nghiên c u<br /> <br /> Quá trình h p ph c ti n hành Sau khi ch t o thành công sét h u<br /> theo ph ng th c gián o n. L y 100 ml c ch ng nhôm v i k t qu [7]:<br /> DB - 53 n ng t 0 n 1000 mg/l cho - Kh o sát thông s b m t c tr ng<br /> vào bình nón dung tích 250 ml, sau ó c a sét h u c ch ng nhôm có kho ng<br /> thêm 0,1 g v t li u h p ph và khu y liên cách l p là 17Å, xu t hi n các nhóm ch c<br /> t c trong m t th i gian xác nh t amin b c 4 trên v t li u h p ph .<br /> cân b ng h p ph . N ng DB - 53 c<br /> - Kh o sát các y u t nh h ng t i<br /> xác nh i v i ph n n c l c.<br /> kh n ng h p ph DB - 53 c a sét h u c<br /> 2.4. Ph ng pháp phân tích ch ng nhôm.<br /> c tr ng v t li u h p ph c + pH t i u: 2<br /> kh o sát b ng ph ng pháp nhi u x tia<br /> + Th i gian h p ph : 100 phút<br /> X ghi trên máy ADVANCE - Bruker, ph<br /> h ng ngo i o trên máy Nicolet Magna - - Dung l ng h p ph c c i: 714 mg/g.<br /> IR Spectrometer, ph ng pháp phân tích 3.2. Kh o sát kh n ng tái sinh c a<br /> nhi t o trên máy Shimadzu DTA - 50H. sét h u c ch ng nhôm<br /> N ng DB - 53 c xác nh b ng<br /> a) Kh o sát t l H2O2/ 1 gam V t<br /> ph ng pháp so màu trên máy UV - VIS<br /> li u (VL)<br /> Novaspec II.<br /> Theo quy trình 2.2, tác gi ti n hành<br /> 3. K t qu và th o lu n kh o sát t l H2O2/ 1 gam VL thay i t<br /> 3.1. c tr ng c a v t li u sét h u 1:1; 3:1; 6:1; 9:1 phân h y h t l ng<br /> c ch ng nhôm DB - 53.<br /> B ng 1. K t qu kh o sát t l H2O2/1 gam VL và th i gian phân h y DB - 53<br /> <br /> T l VH2O2/1g VL Th i gian phân h y h t DB - 53 (gi ) % DB - 53 b phân h y<br /> 1:1 128 65%<br /> 3:1 58,75 68%<br /> 6:1 49 90%<br /> 9:1 80 70%<br /> <br /> T b ng trên, tác gi nh n th y t l mô hình h p ph ng nhi t Langmuir.<br /> H2O2/ 1 gam VL là 6:1 có k t qu phân h y Ph ng trình h p ph có d ng:<br /> DB - 53 t t nh t. Trong các l n tái sinh ti p<br /> theo, thêm t l H2O2/ 1 gam VL là 6:1. q =  qmax .<br /> K a .C f<br /> 1 + K a .C f<br /> b) Kh o sát kh n ng tái sinh c a<br /> v t li u q: Dung l ng h p ph t i th i i m<br /> Trong nghiên c u này, tác gi ti n kh o sát<br /> hành tái sinh v t li u 4 l n, sau m i l n qmax: Dung l ng h p ph c c i<br /> tái sinh xác nh c tr ng c a v t li u Cf : N ng ch t b h p ph t i th i<br /> b ng ph ng pháp ph IR và s d ng v t i m t cân b ng h p ph<br /> li u tái sinh (VLTS) h p ph DB - 53 theo Ka: H ng s<br /> 106<br /> T p chí Khoa h c Tài nguyên và Môi tr ng - S 24 - n m 2019<br />  Nghiên c u<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1: Ph IR c a bentonit (a) và sét h u c ch ng nhôm (b)<br /> 1036<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1036.46<br /> 0.32<br /> <br /> 0.30<br /> 1.2<br /> 0.28<br /> 1.1<br /> 0.26<br /> 1.0<br /> 0.24<br /> <br /> 0.22 0.9<br /> 34 30.18<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.20 0.8<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 453.58<br /> Absorbance<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.18<br /> Absorbance<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.7<br /> 2925.87<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 16 31.82<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.16<br /> 14 66.22<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.6<br /> 28 53.39<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 466.12<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.14 3429.93<br /> 539.24<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.5<br /> 0.12<br /> 678.31<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.10 0.4<br /> <br /> 0.08 0.3<br /> 2927.58<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1633.91<br /> 2855.32<br /> 0.06<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 675.30<br /> 0.2<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1467.22<br /> 0.04<br /> 0.1<br /> 0.02<br /> -0.0<br /> -0.00<br /> 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500<br /> 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1)<br /> Wavenumbers (cm-1)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2: Ph IR c a VLTS 1 Hình 3: Ph IR c a VLTS 2<br /> 1036.90<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1036.90<br /> 0.80<br /> 0.80<br /> 0.75<br /> 0.75<br /> 0.70<br /> 0.70<br /> 0.65<br /> 0.65<br /> 0.60<br /> 0.60<br /> 0.55<br /> 0.55<br /> 0.50 0.50<br /> Absorbance<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 3436.11<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.45<br /> Absorbance<br /> 454.67<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 3436.11<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.45<br /> 454.67<br /> <br /> 0.40 0.40<br /> <br /> 0.35 0.35<br /> 2926.76<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2926.76<br /> 1629.60<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1629.60<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.30 0.30<br /> 2853.56<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2853.56<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1470.86<br /> 1470.86<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.25 0.25<br /> 680.65<br /> 680.65<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0.20 0.20<br /> <br /> 0.15<br /> 0.15<br /> 0.10<br /> 0.10<br /> 0.05<br /> 0.05<br /> -0.00<br /> -0.00<br /> 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500<br /> 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1)<br /> Wavenumbers (cm-1)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4: Ph IR c a VLTS 3 Hình 5: Ph IR c a VLTS 4<br /> K t qu th c nghi m trên cho cm-1), ám ph c tr ng cho liên k t<br /> th y, các peak dao ng, c tr ng cho Al - O trong bát di n Al2O3 n m trong<br /> BHDDMA g n vào v t li u v n còn c vùng 815 cm -1, nhóm OH- trong m ng<br /> tr ng cho dao ng - CH3 và - CH2 trong l i n m trong vùng 3436 - 3440 cm-1<br /> ankyl (2853 - 2925 cm-1) và - CN trong [8]. Sau 4 l n tái sinh v t li u ch t h u<br /> amin b c 4 (1466 - 1470 cm-1) sau 4 l n c BHDDMA c chèn vào bentonit<br /> tái sinh. Ngoài ra còn các pic khác c<br /> không b m t i.<br /> tr ng cho bentonit nh : ám ph bi n<br /> d ng Si - O trong t di n SiO 4 (420 - 470<br /> 107<br /> T p chí Khoa h c Tài nguyên và Môi tr ng - S 24 - n m 2019<br /> Nghiên c u<br /> <br /> B ng 2. K t qu kh o sát kh n ng h p ph DB - 53 c a VLTS<br /> VLTS q max (mg/g) R2 % h p ph so vo v i VL ban u<br /> Ban u 714 0,9993<br /> VLTS 1 385 0,9939 54%<br /> VLTS 2 370 0,994 51,82%<br /> VLTS 3 357 0,977 50%<br /> VLTS 4 385 0,95 54%<br /> Mô hình h p ph ng nhi t Catalytic wet peroxide oxidation of phenol<br /> Langmuir mô t khá t t kh n ng h p ph over Fe-exchanged pillared beidellite.<br /> DB - 53 c a v t li u sau các l n tái sinh Water Research 37, trang 1154 - 1160.<br /> v i dung l ng h p ph c c i r t cao, t [4]. Nguy n V n D ng, Ph m Thúy<br /> l % h p ph DB - 53 so v i v t li u ban Loan, ào V n L ng, Cao Th Hà (2006).<br /> u ≥ 50%. Nghiên c u i u ch v t li u xúc tác quang<br /> hóa TiO2 t sa khoáng Ilmenite. Ph n III:<br /> 4. K t lu n<br /> ánh giá ho t tính quang hóa xúc tác c a<br /> V t li u sét h u c ch ng nhôm có TiO2 trong ph n ng quang phân h y Axit<br /> kh n ng h p ph t t h p ch t DB - 53, orange 10. T p chí phát tri n KH&CN, T p 9,<br /> ngay c khi tái sinh l n th 4 v n cho kh s 1, trang 25 - 31.<br /> n ng h p ph DB - 53 r t t t. c bi t, [5]. Barbara Witthuhn, Peter Klauth,<br /> trên ph h ng ngo i v n còn các dao Erwin Klumpp, Hans - Dieter Narres,<br /> ng c tr ng cho liên k t h u c trong Holger Martinius (2005). Sorption and<br /> amin b c 4 BHDDMA, cho th y kh n ng biodegradation of 2,4 - dichlorophenol in<br /> t n t i BHDDMA sau khi tái sinh b ng the presence of organoclays. Applied Clay<br /> ph ng pháp oxi hóa. T k t qu trên Science, S 28, tr. 55 - 66.<br /> m ra h ng s d ng ngu n nguyên li u<br /> [6]. M.Sergio, M. Musso, J. Medina and<br /> bentonite s n có t i Vi t Nam t o ra v t<br /> W. Diano (2006). Aluminum - Pillaring of a<br /> li u có kh n ng h p ph và x lý t t h p<br /> Montmorillonitic Clay: Textural Properties<br /> ch t DB - 53 c ng nh các ch t h u c<br /> as a Function of the starting Mineral Particle<br /> gây ô nhi m ngu n n c.<br /> size. http://www.azom.com/oars.asp.<br /> TÀI LI U THAM KH O<br /> [7]. Nguy n Th Ánh Tuy t (2016).<br /> [1]. István Ilisz and András Dombi, T ng h p v t li u sét h u c ch ng nhôm<br /> Károly Mogyorósi, András Farkas, and Imre x lý DB - 53 trong ngu n n c ô nhi m. T p<br /> Dékány (2002). TiO2 - Based Photocatalytic<br /> chí Khoa h c Tài nguyên và Môi tr ng, S<br /> Degradation of 2 - Chlorophenol Adsorbed<br /> 13, trang 12 - 18.<br /> on Hydrophobic Clay. Environ. Sci.<br /> Technol, 36 (16), trang 3618 - 3624. [8]. Nguy n ình Tri u (1999). Các<br /> [2]. L. Chirchi, A. Ghorbel (2002). ph ng pháp v t lý ng d ng trong hóa h c.<br /> Use of various Fe-modified montmorillonite NXB i h c qu c gia Hà N i, 1999.<br /> samples for 4 - nitrophenol degradation by<br /> BBT nh n bài: 28/02/2019; Ph n<br /> H2O2. Applied Clay Science, s 21, trang 271<br /> - 276. bi n xong: 12/3/2019<br /> [3]. Cezar Catrinescu, Carmen<br /> Teodosiu, Matei Macoveanu, Jocelyne<br /> Miehe-Brendle!, Ronan Le Dred (2003).<br /> <br /> 108<br /> T p chí Khoa h c Tài nguyên và Môi tr ng - S 24 - n m 2019<br />