nguyendinhhuyhung
New Member
Download miễn phí Luận văn Nghiên cứu khả năng hấp phụ mangan trong dung dịch nước trên Bentonit Bình Thuận
MỤC LỤC
Trang
Trang phụbìa
Lời cam đoan
Lời Thank
Mục lục . . 3
MỞ đẦU . . 3
PHẦN NỘI DUNG . . . 5
Chương I: TỔNG QUAN VỀBENTONIT
I.1 Thành phần khoáng và thành phần hóa học của Bentonit . 5
I.2 Cấu trúc của montmorilonit . . 6
I.3 Khảnăng biến tính của Bentonit . 11
I.3.1 Biến tính giữnguyên lớp nhôm silicat . 11
I.3.2 Biến tính làm biến đổi cấu trúc lớp của nhôm silicat. 12
I.3.3 Tính chất cấu trúc hấp phụ . 13
I.4 Khảnăng hấp phụvà tách loại Mn2+trong dung môi nước bằng Bentonit . 14
I.4.1 Cơchếhấp phụ . . 14
I.4.2 Nhiệt động học của quá trình hấp phụ . 14
I.4.3 Khảnăng hấp phụ- đối tượng hấp phụ . 15
I.4.4 Các y ếu tố ảnh hưởng đến khảnăng hấp phụcác ion kim loại nặng. 15
a. Ảnh hưởng của pH . . 15
b. Ảnh hưởng của nhiệt độ . 16
c. Ảnh hưởng của thời gian . 16
d. Ảnh hưởng của kích thước hạt, điều kiện khuấy trộn. 16
e.Ảnh hưởng của tỷlệkhối lượng chất hấp phụvà thểtích của dung dịch
hấp phụ
m/V ) . . 16 I.5 Những ứng dụng chủyếu của Bentonit . 17
I.5.1 Bentonit dùng làm chất hấp phụ. 17
I.5.2 Bentonit dùng đểchếtạo các dung dịch khoan. 18
I.5.3 Bentonit dùng làm chất độn, chất màu . 18
I.5.4 Bentonit dùng trong công nghiệp rượu, bia . 18
I.5.5 Bentonit dùng trong công nghiệp tinh chếnước. 18
I.5.6 Bentonit được dùng vào một s ố ứng dụng khác. 19
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM
II.1 Dụng cụ- hóa chất . . 20
II.2 Thành phần hóa học của mẫu quặng sửdụng đểnghiên cứu. 20
II.3 Phương pháp nghiên cứu. . 21
II.3.1 Phương pháp trắc quang phân tích Magan . 21
II.3.2 Phương pháp xác định hấp dung của Mangan trong dung dịch . 22
CHƯƠNG III: KẾT QUẢVÀ KẾT LUẬN
III.1. Xác định nồng độMn2+ trong dung dịch . 25
III.2. Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ. 26
III.3. Ảnh hưởng của khối lượng Bentonit dùng đểhấp phụ. 28
III.4. Ảnh hưởng của nồng độchất b ịhấp phụ . 29
III.5. Ảnh hưởng của pH. . 31
III.6. Ảnh hưởng của tỷ lệkhối lượng chất hấp phụvà thểtích của dung dịch hấp phụm/V . . 32
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO. . . 35
PHỤLỤC . . P1
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
h thành nanoclay trong tự nhiên có sự thay thế ñồng hình, nguyên tử Si hoátrị 4 trong lớp tứ diện ñược thay thế một phần bởi nguyên tử Al hoá trị 3 và nguyên
tử Al hoá trị 3 trong lớp bát diện thì ñược thay thế một phần bằng các nguyên tử có
hoá trị 2 như Fe và Mg. Sự thiếu hụt ñiện tích dương trong ñơn vị cơ sở, dẫn ñến bề
mặt của các tiểu cầu sét mang ñiện tích âm. ðiện tích âm này ñược cân bằng bởi các
ion kim loại kiềm và kiềm thổ (chẳng hạn như ion Na+ và Ca2+) chiếm giữ khoảng
cách không gian giữa các lớp này. Như vậy, khả năng trao ñổi cation của
montmorilonit là tương ñương với ñiện tích của các lớp. Những ion nằm giữa các
lớp này có thể thay thế bằng cation hữu cơ. Khi thay thế ion vô cơ giữa các lớp sét
bằng các ion hữu cơ làm cho sét thích hợp với polymer hữu cơ. Sự thay thế ñồng
hình bên trong mạng tinh thể bằng các nguyên tố khác nhau hay thay ñổi ở các vị
trí khác nhau ñưa ñến có nhiều loại khoáng chất ñất sét montmorilonit, notronite,
saponite, hectorite…..
Trong hình 1.3 cho thấy sự thay thế ñồng hình của một số ion Al, Fe,
Mg…trong tứ diện và bát diện, cũng như khoảng cách của lớp sét. Khoảng cách của
một lớp montmorilonit ñược chỉ ra trong hình 1.3 là khoảng 9,5A0 ( Grim, 1953),
còn khoảng cách của sét khô (làm khô ở 700C) là 12,6 A0
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
10
Hình 1.8: Cấu trúc của montmorilonit cho thấy hai lớp tứ diện trộn lẫn với một lớp
bát diện. Những chấm ñen chỉ ra vị trí của sự thay thế ñồng hình trong bát diện và
tứ diện. (Grim, 1953).
I.3 KHẢ NĂNG BIẾN TÍNH CỦA BENTONIT
I.3.1 Biến tính giữ nguyên cấu trúc của lớp nhôm silicat
ðặc trưng cơ bản của bentonit là tính chất trao ñổi, tính chất ñó có ñược là
do:
- Sự thay thế ñồng hình Si4+ bằng Al3+ trong mạng tứ diện và Al3+ bằng Mg2+
trong mạng lưới bát diện làm xuất hiện ñiện tích âm trong mạng lưới cấu trúc. Khả
năng trao ñổi mạnh hay yếu phụ thuộc lượng ñiện tích âm trên bề mặt và số lượng
ion trao ñổi. Nếu số lượng ñiện tích âm trên bề mặt càng lớn, số lượng cation trao
ñổi càng lớn thì dung lượng trao ñổi ion càng lớn.
- Khả năng trao ñổi của lớp nhôm silicat còn phụ thuộc vào hóa trị và bán
kính cation. Cation hóa trị thấp dễ trao ñổi hơn cation hóa trị cao theo dãy sau:
Me+> Me2+> Me3+
ðối với các cation cùng ñiện tích, bán kính càng nhỏ thì khả năng trao ñổi
càng lớn có thể sắp xếp theo trật tự sau:
0,96nm
Khoảng cách - d
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
11
Li+>Na+>K+>Cu2+>Fe2+>Al3+
Tuy nhiên khả năng trao ñổi của nhôm silicat chủ yếu vẫn phụ thuộc vào
ñiện tích âm bề mặt và lượng ñiện tích âm trong mạng lưới. Bề mặt của bentonit
gồm bề mặt trong và bề mặt ngoài.
- Khả năng trao ñổi ion bề mặt ngoài phản ánh kích thước tinh thể, phụ thuộc
vào sự ñứt gãy liên kết và sự khuyết tật bề mặt. Kích thước hạt càng nhỏ thì khả
năng trao ñổi càng lớn.
- Khả năng trao ñổi bề mặt trong phản ánh lượng ñiện tích âm trên mạng lưới
và khả năng hấp phụ của bentonit. Nó phụ thuộc vào lượng cation bù trừ trong
mạng lưới. Số lượng cation càng lớn thì khả trao ñổi càng lớn.
Theo [8], dung lượng trao ñổi cation dao ñộng từ 80-150mgñl/100g. Dung
lượng trao ñổi anion dao ñộng từ 15-40 mgñl/100g.
Ngoài ra sự trao ñổi ion của bentonit còn liên quan ñến sự thay thế các
nguyên tử hyñro trong các nhóm hyñroxyl của montmorilonit. Theo [8], trong một
số nghiên cứu thì ñỉnh của các tứ diện SiO2 hướng ra phía ngoài của lớp cấu trúc. Ở
ñỉnh này nguyên tử oxi bị thay thế bởi các nhóm hyñroxyl và các nhóm này ñảm
nhiệm việc duy trì liên kết giữa các lớp và góp phần vào sự cân bằng ñiện tích.
Trong cấu trúc của montmorilonit còn có các nhóm hydroxyl khác nữa nằm ở ñỉnh
của các bát diện Al2O3. Trong sáu ñỉnh của bát diện có hai ñỉnh là nhóm OH còn
bốn ñỉnh kia là oxi ñược chỉ ra trong hình 1.9
O
Si
OH
OO
OH
OO
Al
O
Si
O
O O
Al
O
OO
H
(I) (II) (III)
Hình 1.9. Sự ñịnh hướng của các nhóm OH trong montmorillonit
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
12
Trong ñó nhóm hyñroxyl của liên kết Si-OH (I) không có khả năng trao ñổi hidro.
Nhóm hyñroxyl của liên kết Al-OH (II) có tính axit yếu nên khả năng trao ñổi yếu.
Nhóm hyñroxyl trong liên kết Si-O-Al (III) có tính trao trao ñổi mạnh nên có tính
quyết ñịnh ñến trao ñổi cation H+.
I.3.2 Biến tính làm biến ñổi cấu trúc lớp của nhôm silicat
Khoáng bentonit tự nhiên chứa nhiều tạp chất như các muối canxi (CaCO3),
ñolomit (MgCO3), một số oxit như: Fe2O3, FeO, TiO… và các tạp chất khác.
Khi dùng các tác nhân hoá học (acid, kiềm) ñể hoà tan các chất có trong
khung xốp, loại bớt các kim loại kiềm, kiềm thổ có trong mạng tinh thể tạo thành hệ
thống lỗ xốp mới hay phá huỷ cấu trúc cũ (hoạt hoá bằng kiềm) ñể hình thành cấu
trúc mới xốp hơn.
Theo nhiều kết quả nghiên cứu trên bentonit cho biết:
- Việc hoạt hoá bằng kiềm sẽ phát triển nhất là ở nhiệt ñộ cao và nó dễ làm phá
vỡ cấu trúc cũ, do vậy khả năng hấp phụ và xúc tác của bentonit sẽ mất.
- Riêng hoạt hoá bentonit bằng axit mạnh với nồng ñộ, nhiệt ñộ và thời gian
thích hợp nó sẽ loại bỏ tạp chất trong khung xốp của bentonit nhưng không phá vỡ
cấu trúc không gian của nó. Các axit vô cơ thường ñược sử dụng ñể hoạt hoá
bentonit là axit HCl, H2SO4.
Khi ñược xử lý bằng axit thì sẽ sinh ra những tâm acid. Các cation bù trừ
nằm trong lớp cấu trúc bị loại ra và ñược thay thế bởi ion H+ của axit ñể trung hoà
ñiện tích âm trên nhôm. Ion H+ ñịnh vị trên nhôm nhưng do có ñộ linh ñộng cao nên
nó dẽ dàng tác kích vào các liên kết Al-O và Si-O (do bán kính nguyên tử Al lớn
hơn bán kính nguyên tử Si) nên một phần liên kết Al-O bị ñứt hình thành nên các
tâm acid Bronsted và tâm acid Lewis. Quá trình hình thành tâm acid ñược ñưa ra
trong hình 1.10.
PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial ::
13
Hình 1.10. Quá trình tạo tâm acid khi có xử lý acid
I.3.3 Tính chất cấu trúc hấp phụ
Chính vì bentonit có cấu trúc lớp và ñộ phân tán cao cho nên có cấu trúc xốp
phức tạp và bề mặt riêng lớn. Cấu trúc lỗ xốp có ảnh hưởng rất lớn ñến tính hấp phụ
của các chất, ñặc trưng của nó là tính chọn lọc chất bị hấp phụ. Chỉ có phân tử nào
có ñường kính ñủ nhỏ so với lỗ xốp thì mới chui vào ñược. Dựa vào ñiều này người
ta sử dụng các ñiều kiện hoạt hóa sao cho có thể dùng bentonit làm vật liệu tách
chất. ðây cũng là ñiểm khác nhau giữa bentonit và chất hấp phụ khác.
Do sự dư hóa trị trên các nguyên tử của các nút tinh thể cho nên bentonit là
một chất hấp phụ phân cực và vì vậy nó sẽ ưu tiên hấp phụ các chất phân cực. Tuy
nhiên bentonit vẫn có khả năng hấp phụ các chất không phân cực do lực
VandeWalls và tương tác hấp phụ chủ yếu là tương tác cảm ứng. Bề mặt bentonit có
diện tích tương ñương lớn bao gồm bề mặt ngoài và bề mặt trong. Bề mặt trong bao
gồm bề mặt của các lớp nhôm silicat chồng lên nhau và ñược ngăn cách bằng các
cation kim loại ñền bù ñiện tích trên bề mặt lớp bentonit. Bề mặt ngoài ñược xác ...