Luận án Nghiên cứu điều chế hỗn hợp nano oxit mangan từ quặng pyroluzit Việt Nam theo phương pháp amoni florua và định hướng ứng dụng trong xử lý một số chất hữu cơ khó phân hủy

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ HỖN HỢP NANO OXIT MANGAN TỪ QUẶNG PYROLUZIT VIỆT NAM THEO PHƯƠNG PHÁP AMONI FLORUA VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ MỘT SỐ CHẤT HỮU CƠ KHÓ PHÂN HỦY

Ngành:

Hóa Vô cơ

Mã số: 9 44.01.13

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Nghiên cứu điều chế hỗn hợp nano oxit mangan từ quặng pyroluzit Việt Nam theo phương pháp amoni florua và định hướng ứng dụng trong xử lý một số chất hữu cơ khó phân hủy" giải quyết vấn đề sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên quặng mangan phong phú của Việt Nam, đặc biệt là quặng pyroluzit cấp thấp thường bị lãng phí. Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng công nghệ chế biến sâu quặng pyroluzit thành hỗn hợp nano oxit mangan (Mn2O3/MnO2) bằng phương pháp amoni florua và định hướng ứng dụng sản phẩm trong xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy.

Nghiên cứu đã xác định các điều kiện công nghệ thích hợp cho quá trình phân hủy quặng pyroluzit bằng NH4F: tỷ lệ phối liệu NH4F/quặng 3,0/1, thời gian nung 180 phút, nhiệt độ 200°C, đạt hiệu suất phân hủy khoảng 98%. Từ sản phẩm phân hủy, chế độ hòa tách để thu hồi (NH4)3MnF6 được tối ưu với tỷ lệ rắn/lỏng 8/100, thời gian 60 phút và pH 3,5, đạt hiệu suất thu hồi mangan 98,5%.

Luận án đã lựa chọn phương pháp mới sử dụng axit oxalic để tách mangan, thu hồi MnC2O4.2H2O với độ tinh khiết cao (99,5%) và hiệu suất 98,5% trong các điều kiện tối ưu (nồng độ axit oxalic 10%, 90 phút phản ứng, 0,1g CAB/100g hỗn hợp phản ứng, tốc độ khuấy 600 vòng/phút). Nano MnO2 được điều chế từ MnC2O4.2H2O bằng tác nhân oxy hóa KMnO4 có bổ sung H2SO4, với các điều kiện tối ưu đã được xác định. Hỗn hợp nano oxit mangan (Mn2O3/MnO2) được tạo ra bằng cách nung chuyển hóa nano MnO2 ở nhiệt độ 500°C, cho phép kiểm soát tỷ lệ Mn2O3/MnO2 bằng cách thay đổi thời gian nung. Các sản phẩm thu được có kích thước hạt 20-30 nm, độ sạch cao (99,9%) và diện tích bề mặt riêng lớn (~200 m²/g).

Về ứng dụng, hỗn hợp nano oxit mangan cho thấy khả năng xử lý hiệu quả xanh metylen (MB) ở cả điều kiện pH cao (hấp phụ) và pH thấp (phân hủy oxy hóa). Đặc biệt, mẫu MnO2 tinh khiết (M600) đạt hiệu suất xử lý MB gần 100% trong 5 phút ở pH thấp. Sản phẩm cũng thể hiện khả năng phân hủy tốt các hợp chất hữu cơ trong nước thải công nghiệp, giảm chỉ số COD đến 82% trong 15 phút. Luận án đóng góp mới bằng việc lần đầu tiên áp dụng tác nhân amoni florua và axit oxalic trong quy trình chế biến quặng pyroluzit, mang lại ưu điểm về giảm thiểu chất thải lỏng và nâng cao hiệu suất thu hồi mangan.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của luận án
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
  • 3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án

• Chương 1. TỔNG QUAN

  • 1.1. Giới thiệu chung về MnO2 và Mn2O3
    • 1.1.1. Giới thiệu về MnO2
    • 1.1.2. Giới thiệu về Mn2O3
  • 1.2. Các nano oxit MnO2 và Mn2O3
    • 1.2.1. Phương pháp điều chế các nano oxit Mn2O3 và MnO2
    • 1.2.2. Ứng dụng của nano oxit MnO2 và Mn2O3
  • 1.3. Tình hình nghiên cứu điều chế MnO2, Mn2O3 nano trong và ngoài nước
    • 1.3.1. Tình hình nghiên cứu điều chế MnO2, Mn2O3 nano ngoài nước
    • 1.3.2. Tình hình nghiên cứu điều chế MnO2, Mn2O3 nano trong nước
  • 1.4. Tình hình nghiên cứu, chế biến quặng mangan trong và ngoài nước
    • 1.4.1. Tình hình nghiên cứu và chế biến quặng mangan ngoài nước
    • 1.4.2. Tình hình nghiên cứu và chế biến quặng mangan trong nước

• Chương 2. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

  • 2.1. Hóa chất và thiết bị, dụng cụ
  • 2.2. Thực nghiệm
    • 2.2.1. Nghiên cứu phân hủy quặng pyroluzit bằng amoni florua
    • 2.2.2. Nghiên cứu quá trình hòa tách (NH4)3MnF6 và điều chế MnC2O4.2H2O từ hỗn hợp thu được sau khi phân hủy quặng pyroluzit bằng NH4F
    • 2.2.3. Nghiên cứu điều chế MnO2 nano từ MnC2O4.2H2O
    • 2.2.4. Nghiên cứu điều chế hỗn hợp nano oxit mangan từ MnO2 nano
    • 2.2.5. Nghiên cứu quá trình tách riêng các tạp chất và thu hồi NH4F
    • 2.2.6. Định hướng ứng dụng hỗn hợp nano oxit mangan trong xử lý một số chất hữu cơ khó phân hủy
  • 2.3. Phương pháp phân tích, kiểm tra, đánh giá kết quả

• Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Nghiên cứu quá trình nung phân hủy quặng pyroluzit
    • 3.1.1. Xác định thành phần quặng pyroluzit
    • 3.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất phân hủy quặng pyroluzit
    • 3.1.3. Nghiên cứu xác định thành phần hỗn hợp thu được sau phân hủy quặng pyroluzit
  • 3.2. Nghiên cứu quá trình hòa tách (NH4)3MnF6 và điều chế MnC2O4.2H2O từ hỗn hợp thu được sau khi nung phân hủy quặng pyroluzit bằng NH4F
    • 3.2.1. Nghiên cứu quá trình hòa tách (NH4)3MnF6
    • 3.2.2. Nghiên cứu điều chế MnC2O4.2H2O
  • 3.3. Nghiên cứu điều chế nano oxit MnO2 từ MnC2O4.2H2O
    • 3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường phản ứng
    • 3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ KMnO4
    • 3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ khuấy
  • 3.4. Nghiên cứu điều chế hỗn hợp nano oxit mangan từ MnO2 nano
    • 3.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình nung MnO2 nano
    • 3.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến quá trình nung MnO2 nano
    • 3.4.3. Đặc trưng hóa lý của sản phẩm hỗn hợp nano oxit mangan
  • 3.5. Nghiên cứu quá trình tách riêng các tạp chất và thu hồi NH4F
    • 3.5.1. Nghiên cứu quá trình tách sắt
    • 3.5.2. Nghiên cứu quá trình tách silic
    • 3.5.3. Nghiên cứu thu hồi NH4F
  • 3.6. Định hướng ứng dụng hỗn hợp nano oxit mangan trong xử lý một số chất hữu cơ khó phân hủy

• KẾT LUẬN

• NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ