Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu zeolite X biến tính Ag+, Ba2+ ứng dụng chế tạo bộ lọc khử muối biển

Tóm tắt: Bài báo này giới thiệu quá trình tổng hợp hệ vật liệu Zeolite X biến tính

với ion Ag+, Ba2+ có khả năng loại bỏ muối biển, ứng dụng trong chế tạo bộ lọc khử

muối tạo nước ngọt từ nước biển. Hàm lượng Ag+, Ba2+ hấp phụ trong zeolite sau

khi tối ưu quá trình biến tính lần lượt là 36,99 % và 3,97 % khi phân tích bằng phổ

tán sắc năng lượng tia X (EDX). Hệ vật liệu Zeolite - Ag+- Ba2+ được tổng hợp có

khả năng xử lý nước biển có độ mặn 25 ‰ xuống 2,2 ‰ trong thời gian khhoảng 60

phút. Từ những kết quả đạt được, hệ vật liệu này sẽ tiếp tục được nghiên cứu, hoàn

thiện, tối ưu về thành phần và tỉ lệ vật liệu, ứng dụng để chế tạo bộ lọc khử muối

biển sử dụng cho các lực lượng quân đội trong điều kiện hoạt động độc lập, làm

nhiệm vụ trên biển dài ngày.

pdf7 trang | Chuyên mục: Vật Liệu và Môi Trường | Chia sẻ: yen2110 | Lượt xem: 235 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt nội dung Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu zeolite X biến tính Ag+, Ba2+ ứng dụng chế tạo bộ lọc khử muối biển, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút "TẢI VỀ" ở trên
ó, có th
ới Ag
êu
ắc 
ự, Số
ổ
n, làm trong nư
ước bi
ể
ớc biển sẽ trao đổi
ổ
m ch
 biế
p đư
êng
 sung vào ze
n b
 sung vào c
ại mu
ứ
n tính Ag
3. K
ợc chụp ảnh SEM để xác định h
+ và Ba
ược tóm tắt ở 
 Đặc san 
ển c
ằng h
+
ộ
ng đư
ảng 2 µm. Quan sát phổ EDX của mẫu có thể thấy, 
ằm trong khoảng từ 1,0 đến 1,5 chứng tỏ rằng vật 
ủa h
, Ba
4, các g
ối bi
 m
ẾT QUẢ
ần khối l
ượt l
ể khẳng định, zeolite X đ
2+ 
Bảng 1. 
ệ
ệ v
2+ 
ố
ể
ặn đ
ợc ti
+. 
à 33.05, 16.57, 22.38, 28. Bên c
 và ch
Đơn v
FEE
olite X sau khi bi
ớc trong quá trình x
 vậ
ật li
 khi gi
ốc muối sẽ bị loại bỏ,
c th
n qua s
ợng Cl
ồng th
ế
Hình 2. 
b
-
-
-
m2
, 0
t li
ệu Zeolite X bi
 và thay th
ủy tinh có ch
n hành tương t
ượng (%) của các nguy
ế tạo bộ lọc khử 
ảng 1.
Bảng chỉ ti
/g 
8 -
ệu 
ải phóng trong nư
ự 
- 
ờ
ị 
 20
giả
trong nư
i đư
Ảnh phân tích EDX của zeolite
X sau 
18 
m hàm lư
ợc ki
êu ch
ế cho các cation Ag
ứ
ự
khi t
ến tính theo t
ử
ế
a 500 mL nư
ớc đư
ểm tra b
, s
ã 
mu
ất l
 lý.
n tính 
ớc sẽ phản ứng với 
ợng Cl
ử d
ình d
ổng hợp
đư
ối biển. Các chỉ ti
ư
K
Màu tr
Bột, xốp mịn
pha
ợc xác đ
ụng zeolite không 
ạng tinh thể tạo 
ên t
ợc tổng hợp th
ợng của Zeolite X
ết quả
2,57
350
Ag
 lỏng c
-
ằng máy đo đ
. 
ược có 6 cạnh, 
ư
ắng
+, Ba
ớ
 trong nư
ờng độ cao, 
ố Oxi, Natri, 
ạnh đ
ỉ lệ
+
òn l
c bi
ịnh b
311
 1: 40 
2+, 
, Ba
ại l
ển 
ằ
ó, t
ành 
các
2+ 
à 
25 
ớc 
ng 
ộ
ỉ lệ 
êu 
.
312
3.2. T
ml, 20 ml, 25 mL. 
tăng khi tăng th
tích 15 mL, hàm lư
AgNO
5 
6 
7 
Zeolite đư
Hình 3. 
N. V. Tu
ối ưu quá tr
3 2M là 15 mL cho quá trình bi
Kh
ợ
Hàm lư
Hình 4.
ấn, , N. K. H. Việt
ối l
c bi
ể tích dung dịch AgNO
ư
ình bi
ến tính v
K
(A)
(C)
ợng zeolite thu đ
Hi
Dạng tinh thể
ết quả phân tích EDX cho thấy, h
ợng Ag
ợng Ag
Ảnh EDX của Zeolite X biến tính với dung dịch AgNO
ệu suất
ến tính Zeolite X v
ới dung d
+
+ 
 các th
 tăng không đáng k
hấp phụ trong zeolite sau quá tr
v
, “
ể tích AgNO
ới 
Nghiên c
ư
ịch AgNO
ến tính zeolite để tiến h
các th
ợc 
3 2M s
ớ
ể tích khác
ứu tổng hợp hệ vật liệu  bộ lọc khử muối biển
i Ag
3 
ử dụng (
3 
g
%
-
+
2M v
2M khác nhau
 và Ba
h
ể. Do đó, chúng tôi lựa chọn thể tích 
 n
ới các th
àm lư
ình 3, 
hau
Hóa h
2+ 
. 
ợng Ag
hình 4). Tuy nhiên, t
ành các nghiên c
ình bi
.
ọc 
ể tích l
– 
Tinh th
+ 
ến tính khi sử dụng
(B)
(D)
Sinh h
ần lư
hấp phụ trong zeolite 
3,16
35,2
3 
ọc 
ể 6 cạnh
ợt là: 10 ml, 15 
ứu tiếp theo.
2M 
– Môi trư
ừ sau thể 
ờng
.”
Nghiên c
Tạp chí Nghi
Ba(OH)
Hình 5. 
zeolite X không còn 
(h
định, 
tích Ba(OH)
(b
dụng để biến tính với 10 g zeolite X cho quá tr
mu
3.3. Đánh giá kh
xác đ
tiến h
mặn n
độ mặn n
tính Ag
sau 2
mặn của n
vật liệu tổng hợp từ 
Zeolite X ti
Từ ảnh chụp SEM hệ vật liệu zeolite sau biến tính có thể thấy, h
ình 5). Các peak c
ảng 2). Nh
ối biển.
Hệ vật liệu sau khi tổng hợp đ
Kết quả cho thấy, zeolite không biến tính 
2 
STT
zeolite X
ịnh 
ành đ
ước bi
+
0 phút đ
ứu khoa học công nghệ
1M th
1 
2 
3 
Ảnh chụp SEM Zeolite X biến tính 
sự thay đổi của độ mặn trong thời gian xử lý 0
ồng thời, sử dụng zeolite X không biến tính v
ước biển giảm xuống 3,5 
, Ba
ư
ên c
2 1M là 5 mL, hàm lư
ư v
ển giảm không đáng kể sau thời gian 100 phút. Với zeolite chỉ biến tính Ag
2+ 
ầu, từ 25 
ớc biển có sự thay đổi không đáng kể (
ứu KH&CN 
ếp tục đ
ể tích lần l
Bảng 2. 
Th
Ag
 đã
ậy, trong nghi
cho hi
ể tích Ba(OH)
+, Ba
ủa 
 đư
ả năng x
đư
Ag
ợc biến tính th
ệu quả xử lý n
‰
zeolite X bi
A. Zeolite X bi
B. Zeolite X bi
C. Zeolite X bi
D. Zeolite X bi
ược biến tính đồng thời với 15 mL AgNO
ư
Thành ph
mL
3
5
7
2++.
ợc r
+
ử
 xu
quân s
ợt l
õ nét vì 
, Ba
 lý n
ống 2,2 
à 3 mL, 5 mL, 7 mL. 
2+
ên c
ư
ự, Số
ần khối l
2
 xu
ợng Ba
ứu n
ớc bi
ư
‰
ư
ến tính Ag
ến tính với 10 ml AgNO
ến tính với 15 ml AgNO
ến tính với 20 ml AgNO
ến tính với 25 ml AgNO
, 
đã có s
ất hiện r
ành công v
ày, 15 mL AgNO
ợc đánh giá khả năng loại muối n
ớc biển tốt nhất với độ mặn n
‰
 Đặc san 
sau bi
ển c
trong th
 sau th
ượng Ag v
Hàm lư
ự xuất hiện của 
õ ràng khi phân tích EDX, do 
2+ 
ủ
+
ến tính (%)
36,55
36,99
Hình 6. 
ới 
đư
a h
không có kh
ời gian 100 phút. 
ời gian 60 phút. Từ sau thời điểm 60 phút, độ 
, Ba
FEE
ợng Ag
37
Ag
ợc hấp phụ v
ình t
ệ v
2+
, 0
à Ba sau quá trình bi
+, Ba
ổng hợp hệ vật liệu có khả năng loại 
ật li
hình 7). Do 
 bư
8 -
Ảnh phân tích EDX của Zeolite X 
3 
ệu 
-
à zeolite ch
ớc đầu cho hiệu quả loại muối biể
 20
+ 
bi
2+ 
2M và 5mL Ba(OH)
100 phút. M
ả năng xử lý n
18 
3 
3 
3
3
ến tính Ag
Ag
(hình 6).
ào zeolite cao nh
2M
2M
 2M
 2M
Hàm lư
sau bi
+, Ba
H
đó, có th
2+
ỉ biến tính Ag.
ệ vật liệu Zeolite X biến 
ước biển giảm h
3 
ến tính (%)
2,04
3,97
3,97
+, Ba
ình d
 trong các mao qu
Bên
ư
ẫu kiểm chứng đ
2M và dung 
ến tính Zeolite X
ợng Ba
ạng các tinh thể 
đó, có th
 c
ớc biển bằng cách 
ư
ể khẳng định, hệ 
2. 
ạnh đó, với thể 
2 
ớc biển, với độ 
2+
ất l
1M
ể khẳng 
à 3,97% 
 đư
ơn 50 % 
313
d
ợc sử 
ư
ịch 
.
ản 
ợc 
+
n 
Hóa học – Sinh học – Môi trường 
 N. V. Tuấn, , N. K. H. Việt, “Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu  bộ lọc khử muối biển.” 314
tương đối tốt. Hệ vật liệu sẽ tiếp tục được tiến hành các nghiên cứu tối ưu về khối lượng 
vật liệu sử dụng, độ mặn nước biển thích hợp cho quá trình xử lý để hoàn thiện và chế tạo 
bộ lọc khử muối biển. 
4. KẾT LUẬN 
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tổng hợp thành công vật liệu zeolite X với kích 
thước hạt trung bình 2 µm. Zeolite X được biến tính với ion Ag+, Ba2+ cho hệ vật liệu có 
khả năng loại muối trong nước biển. Với khối lượng 10 g zeolite, thể tích dung dịch 
AgNO3 2M và thể Ba(OH)2 1M lần lượt là 15 ml và 5 mL là tối ưu cho quá trình biến tính, 
hàm lượng ion Ag+, Ba2+ hấp phụ trong zeolite lần lượt là 36,99 % và 3,97 % khi phân 
tích bằng phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX). Hệ vật liệu tổng hợp có khả năng xử lý 
nước biển có độ mặn giảm từ 25,0 ‰ xuống 2,2 ‰ trong thời gian 60 phút. Từ những kết 
quả đạt được, hệ vật liệu sẽ tiếp tục được nghiên cứu, hoàn thiện về thành phần và tỉ lệ các 
vật liệu, nhằm chế tạo bộ lọc khử muối biển sử dụng cho các lực lượng quân đội trong 
điều kiện hoạt động độc lập trên biển hoặc trong các tình huống khẩn cấp cần cứu sinh. 
Hình 7. Đánh giá khả năng loại muối của hệ vật liệu zeolite. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Amy G., Ghaffour N., Li Z., Francis L., Linares R. V., et al. “Membrane-based 
seawater desalination: Present and future prospects,” Desalination, 2017. 
[2]. Bórquez R., Ferrer J. “Seawater desalination by combined nanofiltration and ionic 
exchange,” Desalin. Water Treat, 2016. 
[3]. Cotruvo J., Fawell J., Cunliffe D., Voutchkov N., Payment P., et al. "Desalination 
Technology: Health and Environmental Impacts". 2010. 
[4]. Hồ Ngô Anh Đào, “Công nghệ điện thẩm tích trong xử lý nước mặn,” Khoa học và 
Ứng dụng, vol. 14–15, pp. 38–40, 2011. 
[5]. Phạm Văn Hoàn Trần Thị Thanh Khương “Công nghệ khử mặn hiệu quả cấp nước 
sinh hoạt cho các cụm dân cư nông thôn Đồng bằng sông Cửu Long,” Can Tho Univ. 
J. Sci., vol. 45, p. 33, 2016. 
[6]. Lê Trường Giang, Đào Minh Châu, Nguyễn Ngọc Tùng, “Ứng dụng màng chưng cất 
chân không nhằm tối ưu hóa quá trình khử mặn nước biển”, Tạp chí phân tích Hóa, 
Lý và Sinh học, vol. 4, pp. 96–102, 2015. 
[7]. Margeta K., Logar N. Z., Šiljeg M., Farkaš A. “Natural Zeolites in Water Treatment 
– How Effective is Their Use”, 2013. 
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80 100
Đ
ộ 
m
ặn
 ‰
Thời gian xử lý (phút)
Độ mặn Độ mặn Độ mặn
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san FEE, 08 - 2018 315
[8]. Ozdemir O. D., Pişkin S. “Zeolite X Synthesis with Different Sources,” Int. J. Chem. 
Environ. Biol. Sci, 2013. 
[9]. Robson H., Lillerud K. P. Verified Syntheses of Zeolitic Materials, 2001. 
[10]. Von-kiti E, “Synthesis of zeolites and their application to the desalination of 
seawater", 2012. 
[11]. Wajima T., Shimizu T., Yamato T. “Removal of NaCl from seawater using natural 
zeolite,” Toxicological & Environmental Chemistry pp. 37–41, 2010. 
[12]. WHO, “Desalination for Safe Water Supply- Guidance for the Health and 
Environmental Aspects Applicable to Desalination,” Public Heal. Environ. World 
Heal. Organ. Geneva 2007 World Heal., p. 173, 2007. 
[13]. Wibowo E., Sutisna, Rokhmat M., Murniati R., Khairurrijal, et al. “Utilization of 
Natural Zeolite as Sorbent Material for Seawater Desalination,” in Procedia 
Engineering, 2017. 
[14]. Zhou D., Zhu L., Fu Y., “Development of lower cost seawater desalination processes 
using nanofiltration technologies - A review,” Desalination. 2015. 
ABSTRACT 
SYNTHESIS OF ZEOLITE X ION-EXCHANGED WITH Ag+, Ba2+ 
FOR SEAWATER DESALINATION 
This article reported a process to synthesis of zeolite X ion-exchanged with Ag+, 
Ba2+ material and its application for seawater desalination. Under optimized 
conditions, the contents of Ag+, Ba2+ in Zeolite X is 36,99 % and 3,97 % by energy-
dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis. This materials shows the high 
efficiency of treatment seawater with the salility of seawwater reduced from 25 to 
2,2 ‰ after 60 minutes. The seawater desalination capacity of Zeolite X ion-
exchanged Ag+, Ba2+ material will be continued to study for manufacturing the 
desalter kit to provide acceptable emergency drinking water. 
Keywords: Zeolite desalination filter; Sea battle. 
 Nhận bài ngày 01 tháng 7 năm 2018 
Hoàn thiện ngày 10 tháng 9 năm 2018 
Chấp nhận đăng ngày 20 tháng 9 năm 2018 
Địa chỉ: Viện Công nghệ mới/Viện Khoa học và Công nghệ quân sự. 
 * Email: lananh9422@gmail.com. 

File đính kèm:

  • pdfnghien_cuu_tong_hop_he_vat_lieu_zeolite_x_bien_tinh_ag_ba2_u.pdf