Nghiên cứu xúc tác quang phân hủy methyl orange bằng xúc tác fe2o3@tio2 trong hệ quang fenton dị thể

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA HỌC

LÊ THẢO NI

NGHIÊN CỨU XÚC TÁC QUANG PHÂN HỦY METHYL ORANGE BẰNG

XÚC TÁC Fe2O3@TiO2 TRONG HỆ QUANG FENTON DỊ THỂ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN SƯ PHẠM

Đà Nẵng, 4 – 2022

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA HỌC

NGHIÊN CỨU XÚC TÁC QUANG PHÂN HỦY METHYL ORANGE BẰNG

XÚC TÁC Fe2O3@TiO2 TRONG HỆ QUANG FENTON DỊ THỂ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN SƯ PHẠM

Sinh viên thực hiện: Lê Thảo Ni

Lớp: 18SHH

Giáo viên hướng dẫn: TS. Võ Thắng Nguyên

Đà Nẵng, 4 – 2022

LỜI CAM ĐOẠN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và nhóm nghiên cứu dưới

sự hướng dẫn của TS. Võ Thắng Nguyên. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là

trung thực và không sao chép từ bất kỳ công trình nào khác.

Đà Nẵng, 22 tháng 04 năm 2022

Sinh viên thực hiện luận văn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Lê Thảo Ni

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập và rèn luyện tại Trường Đại học Đại học Sư Phạm - Đại học

Đà Nẵng, bằng sự biết ơn và kính trọng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban

Giám hiệu, các phòng, khoa thuộc Trường và các thầy cô giáo đã nhiệt tình hướng

dẫn, giảng dạy và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập,

nghiên cứu và hoàn thiện đề tài nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu xúc tác quang phân

hủy Methyl orange bằng xúc tác Fe2O3@TiO2 trong hệ quang Fenton dị thể”.

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô Võ Thắng Nguyên đã trực tiếp hướng

dẫn và làm cố vấn cho em trong suốt quá trình thực hiện Luận văn.

Tuy có nhiều cố gắng, do năng lực bản thân còn hạn chế, trong đề tài khóa luận

tốt nghiệp này không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được sự đóng góp

ý kiến của các thầy cô giáo để đề tài được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, 22 tháng 04 năm 2022

Sinh viên thực hiện luận văn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Lê Thảo Ni

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1

1. Sự cấp thiết của đề tài.......................................................................................... 1

2. Lý do chọn đề tài.................................................................................................. 2

3. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................ 3

4. Nội dung nghiên cứu............................................................................................ 3

4.1. Tổng quang các tài liệu nghiên cứu............................................................. 3

4.2. Nghiên cứu tổng hợp, khảo sát tính chất hoá lý của vật liệu, khả năng

hấp phụ MO của vật liệu, điều kiện ảnh hưởng đến quá trình phân huỷ màu

của MO bằng hệ quang Fenton dị thể................................................................ 4

5. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 4

5.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ............................................................. 4

5.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm....................................................... 4

6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 4

6.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................... 4

6.2. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 5

7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài........................................................... 5

8. Tính mới của đề tài .............................................................................................. 5

9. Cấu trúc của đề tài............................................................................................... 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................... 6

1.1. Phẩm nhuộm azo và methyl orange ............................................................ 6

1.1.1. Phẩm nhuộm azo...................................................................................... 6

1.1.2. Methyl orange (MO)................................................................................ 7

1.1.3. Hiện trạng ô nhiễm nước thải do phẩm màu azo ..................................... 8

1.2. Các phương pháp xử lý phẩm nhuộm......................................................... 9

1.2.1. Phương pháp hấp phụ .............................................................................. 9

1.2.2. Phương pháp màng lọc .......................................................................... 10

1.2.3. Phương pháp trung hoà .......................................................................... 10

1.2.4. Phương pháp sinh học............................................................................ 10

1.2.5. Phương pháp keo tụ ............................................................................... 11

1.2.6. Phương pháp sử dụng chất oxy hoá mạnh ............................................. 11

1.3. Tổng quan quá trình Fenton...................................................................... 12

1.3.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp Fenton .............................................. 12

1.3.2. Cơ chế quá trình xúc tác quang dị thể của chất bán dẫn........................ 17

1.4. Vật liệu nano Fe2O3.TiO2 ........................................................................... 20

1.4.1. Giới thiệu về nano Titan dioxide ........................................................... 20

1.4.2. Tính chất hoá học của TiO2 ................................................................... 23

1.4.3. Cơ chế xúc tác quang của TiO2.............................................................. 24

1.4.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của TiO2........................... 26

1.4.5. Hạn chế của TiO2 ................................................................................... 27

1.4.6. Vật liệu α-Fe2O3 (hematit)..................................................................... 28

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM............................................................................ 30

2.1. Hoá chất, dụng cụ và thiết bị ..................................................................... 30

2.1.1. Hoá chất ................................................................................................. 30

2.1.2. Dụng cụ và thiết bị................................................................................. 30

2.2. Tổng hợp vật liệu Fe2O3@TiO2 ................................................................. 31

2.3. Khảo sát đặc trưng hoá lý của vật liệu...................................................... 33

2.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-Vis............................................ 33

2.3.2. Phương pháp đường chuẩn .................................................................... 34

2.4. Nghiên cứu hoạt tính xúc tác của Fe2O3@TiO2 cho phản ứng phân huỷ

MO trong hệ quang Fenton dị thể.................................................................... 36

2.5. Xác định cơ chế quang phân huỷ MO trong hệ xúc tác quang Fenton dị

thể ........................................................................................................................ 37

2.6. Nghiên cứu các yếu tố có khả năng ảnh hưởng đến quá trình quang

phân huỷ MO xúc tác Fe2O3@0,75TiO2 có mặt H2O2 .................................... 38

2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất xúc tác Fe2O3@0,75 TiO2 ........... 38

2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 ........................................................ 38

2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu MO................................................... 38

2.6.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH................................................................... 39

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................ 40

3.1. Đặc trưng hóa lý của vật liệu ..................................................................... 40

3.2. Kết quả khảo sát cực đại bước sóng của MO........................................... 41

3.3. Kết quả xây dựng đường chuẩn của methyl orange (MO) ..................... 42

3.4. Kết quả khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến sự suy thoái của MO ... 43

3.4.1. Khảo sát vai trò của các yếu tố trong việc phân huỷ MO...................... 43

3.4.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ H2O2:CH3OH.............................. 49

3.4.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng vật liệu xúc tác

Fe2O3@0,75TiO2.............................................................................................. 51

3.4.4. Kết qủa khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2O2..................................... 54

3.4.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ MO ban đầu...................................... 56

3.4.6. Khảo sát ảnh hưởng của pH môi trường................................................ 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................... 61

1. Kết luận............................................................................................................... 61

2. Kiến nghị............................................................................................................. 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................... 62