Tổng hợp oxit hỗn hợp CeO2-Mn2O3 cấu trúc nano và đánh giá khả năng hấp phụ của chúng đối với asen, amoni, sắt, mangan

273

TỔNG HỢP OXIT HỖN HỢP CeO2–Mn2O3 CẤU TRÚC NANO

VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI

ASEN, AMONI, SẮT, MANGAN

Lưu Minh Đại

1*

, Đào Ngọc Nhiệm

1

, Dương Thị Lịm

2

1Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

2Viện Địa lý, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Đến Tòa soạn 23-8-2010

Abstract

The nanostrutured mixed oxide CeO2-Mn2O3 have been synthesised at low temperature (350oC) by the combustion

of gel prepared from polyvinyl alcohol (PVA), Ce(NO3)4 and Mn(NO3)3, CeO2-Mn2O3 characterizations were examined

by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and BET (Brunaure-Emmet-Teller) measurements.

The phase of CeO2-Mn2O3 with large specific surface area 65.3 m2

/g was obtained at 350oC for 2 hours. The

nanostructured CeO2-Mn2O3 has been investigated for removing iron, manganese, arsenic and ammoniac from water.

The sorption characteristics of the nanostrutured CeO2-Mn2O3 for AS(V), NH4

+

, Fe(III), Mn(II) according to the

langmuir isotherm. The sorption capacities of nanostrutured CeO2-Mn2O3 are 57.10 mg As(V)/g; 154.54 mg NH4

+

/g;

72.97 mg Fe(III)/g; 60.27 Mn(II)/g.

Keywords: Nanostrutured CeO2-Mn2O3 mixed oxide, polyvinyl alcohol, combustion method, removing iron,

manganese, arsenic and ammoniac.

1. MỞ ĐẦU

Hấp phụ là một kỹ thuật thích hợp để xử lý

amoni, asen, sắt, mangan [1-5]. Vật liệu nano chứa

các nguyên tố đất hiếm chưa được nghiên cứu nhiều.

Vật liệu oxit hỗn hợp CeO2-Mn2O3 có cấu trúc nano

được tổng hợp ở nhiệt độ thấp bằng quá trình đốt

cháy gel của polyvinyl ancol với muối nitrat kim

loại. Tính chất đặc trưng của CeO2-Mn2O3 được xác

định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, phương pháp

hiển vi điện tử quét và phương pháp hấp phụ vật lý.

Oxit hỗn hợp CeO2-Mn2O3 với diện tích bề mặt

riêng 65,3 m2

/g được tổng hợp ở 350oC trong 2 giờ.

Đã tiến hành đánh giá khả năng hấp phụ của CeO2-

Mn2O3 cấu trúc nano đối với amoni, asen, sắt,

mangan trong dung dịch nước theo mô hình đẳng

nhiệt hấp phụ Langmuir. Dung lượng hấp phụ cực

đại của CeO2-Mn2O3 kích cấu trúc nano là 57,10 mg

As(V)/g; 154,54 mg NH4

+

/g; 72,97 mg Fe(III)/g;

60,27 Mn(II)/g.

2. THỰC NGHIỆM

2.1. Hoá chất, dụng cụ

Dung dịch Ce(NO3)4, Mn(NO3)2, As(V), NH4OH,

HNO3, H2O2, polyvinyl ancol (PVA), Na2AsO5,

As2O3, Fe(NO3)3 dung dịch NaOH đều có độ sạch

phân tích.

Cốc chịu nhiệt 100 ml, 200 ml, bình định mức

25 ml, 100 ml, 250 ml, 500 ml, 1000 ml, pipet, máy

khuấy từ, máy đo hấp thụ quang, chén nung, tủ sấy,

lò nung.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

Để đánh giá một số đặc trưng của vật liệu đã sử

dụng các thiết bị hiện đại: Máy Siemens D-5000

(CHLB Đức) với bức xạ CuKα bước sóng λ =

1,5406 Å; kính hiển vi điện tử quét (SEM) JEOL–

5300 (Nhật Bản); máy SA của hãng CUOLTER

(Mỹ); máy so màu quang học (Anh).

Nồng độ Mn, Fe, NH4

+

được xác định bằng

phương pháp so màu ở các bước sóng khác nhau:

Mn với persulfate ở bước sóng λ = 525 nm; Fe bằng

phương pháp phenanthroline ở bước sóng λ = 510

nm; NH4

+

bằng phương pháp phenol ở bước sóng λ

= 640 nm. Hàm lượng asen trong các mẫu thí

nghiệm được xác định trên máy quang phổ hấp thụ

nguyên tử (AAS) của hãng Shimadzu (Nhật Bản).

Đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu theo mô

hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Tổng hợp vật liệu CeO2-Mn2O3

Tổng hợp vật liệu oxit hỗn hợp CeO2-Mn2O3 cấu

TẠP CHÍ HÓA HỌC T. 50(3) 273-277 THÁNG 6 NĂM 2012