Tên luận án:
NGHIÊN CỨU XỬ LÍ DƯ LƯỢNG KHÁNG SINH TRONG NƯỚC BẰNG CÔNG NGHỆ QUANG XÚC TÁC SỬ DỤNG VẬT LIỆU g-C3N4 PHA TẠP
Ngành:
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung nghiên cứu xử lý dư lượng kháng sinh trong nước bằng công nghệ quang xúc tác sử dụng vật liệu g-C3N4 pha tạp. Vấn đề dư lượng kháng sinh trong môi trường nước là mối lo ngại toàn cầu, gây ra kháng thuốc, ô nhiễm và ảnh hưởng sức khỏe. Công nghệ quang xúc tác, đặc biệt với vật liệu g-C3N4 pha tạp, cho thấy tiềm năng lớn trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm này.
Nghiên cứu đã chế tạo thành công vật liệu g-C3N4 pha tạp boron (B) với cấu trúc nano dạng ống rỗng thông qua hai phương pháp: nhiệt phân trực tiếp (1DBCN) và kết hợp thủy phân-nhiệt phân ở nhiệt độ cao (TGCN-Bx). Các vật liệu được đặc trưng kỹ lưỡng về cấu trúc tinh thể, hình thái, diện tích bề mặt, thành phần hóa học, tính chất quang học và năng lượng vùng cấm. 1DBCN có cấu trúc ống nano đồng đều với kích thước 3x300 nm và diện tích bề mặt 81,1 m²/g. TGCN-Bx có cấu trúc đa dạng hơn, diện tích bề mặt dao động từ 85-98 m²/g, và việc pha tạp boron giúp giảm năng lượng vùng cấm.
Vật liệu 1DBCN, khi kết hợp với peroxymonosulfate (PMS) và chiếu sáng bằng ánh sáng nhìn thấy, đạt hiệu suất loại bỏ Tetracycline (TC) lên tới 99% dưới điều kiện tối ưu (0,5 g/L vật liệu, pH 7, 0,3 mM PMS). Vật liệu TGCN-B2 cũng thể hiện hiệu quả vượt trội, loại bỏ 99% Sulfamethoxazole (SMX) dưới điều kiện tối ưu (1 g/L vật liệu, 10 mg/L SMX, pH 7). Các nghiên cứu về khả năng tái sử dụng cho thấy cả hai vật liệu duy trì hiệu suất cao (trên 82% sau 5 chu kỳ), chứng tỏ độ bền và tiềm năng ứng dụng thực tế. Luận án cũng khảo sát các yếu tố ảnh hưởng như nồng độ chất ô nhiễm, pH, và sự hiện diện của các ion, đồng thời đề xuất cơ chế phân hủy quang xúc tác liên quan đến sự hình thành các gốc tự do hoạt động. Nghiên cứu đóng góp vào việc phát triển giải pháp bền vững cho vấn đề ô nhiễm kháng sinh trong nước.
Mục lục chi tiết:
-
MỞ ĐẦU
- 1.1. Đặt vấn đề
- 1.2. Đóng góp mới của luận án
-
Chương 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
- 1.1. Chất gây ô nhiễm trong nước, hình thức lan truyền và độc tính
- 1.2. Tổng quan ô nhiễm dư lương kháng sinh
- 1.3. Kỹ thuật xử lí nước thải chứa kháng sinh
- 1.4. Vật liệu graphitic carbon nitride (g-C3N4, GCN)
- 1.5. Một số yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất xử lí quang xúc tác
-
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- 2.1. Đối tượng, phạm vi, địa điểm và thời gian nghiên cứu
- 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
- 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
- 2.1.3. Địa điểm nghiên cứu
- 2.1.4. Thời gian nghiên cứu
- 2.2. Nội dung nghiên cứu
- 2.3. Hóa chất và thiết bị
- 2.4. Phương pháp nghiên cứu
- 2.4.1. Phương pháp chế tạo vật liệu nghiên cứu
- 2.4.1.1. Chế tạo vật liệu nano GCN pha tạp B dạng ống bằng phương pháp nhiệt phân trực tiếp
- 2.4.1.2. Chế tạo vật liệu nano GCN pha tạp B dạng ống bằng phương pháp thủy phân và nhiệt phân ở nhiệt độ cao
- 2.4.2. Phương pháp xác định đặc trưng của vật liệu nghiên cứu
- 2.4.3. Phương pháp định lượng chất ô nhiễm
- 2.4.4. Đánh giá khả năng xử lí dư lượng kháng sinh trong nước bằng công nghệ quang xúc tác sử dụng vật liệu GCN pha tạp
-
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
- 3.1. Vật liệu GCN pha tạp B dạng ống được tổng hợp bằng phương pháp nhiệt phân trực tiếp (1DBCN) và ứng dụng quang xúc tác
- 3.1.1. Đặc tính lý hóa của vật liệu 2DGCN, 1DGCN và 1DBCN
- 3.1.3. Kết quả quang hóa xử lí TC bằng vật liệu có sự hỗ trợ của PMS
- 3.1.4. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng của vật liệu 1DBCN và hiệu suất xử lí dư lượng kháng sinh SMX, CIP
- 3.2. Vật liệu GCN pha tạp B dạng ống được tổng hợp bằng phương pháp thủy phân và nhiệt phân ở nhiệt độ cao (TGCN-Bx) và ứng dụng quang xúc tác
- 3.2.1. Đặc tính lý hóa của vật liệu TGCN và TGCN-Bx
- 3.2.3. Kết quả quang xúc tác xử lí SMX bằng vật liệu TGCN và TGCN-Bx
- 3.3. Đề xuất cơ chế phân hủy dư lượng kháng sinh sử dụng vật liệu 1DBCN và TGCN-Bx dưới ánh sáng nhìn thấy
- 3.4. So sánh và đánh giá vật liệu 1DBCN và TGCN-B2
-
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ