NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ SỬ DỤNG CHẤT LỎNG ION TRONG QUÁ TRÌNH THU HỒI PLATINUM TỪ XÚC TÁC THẢI CỦA CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN DẦU
Hóa Hữu cơ
Luận án tập trung nghiên cứu tổng hợp và sử dụng chất lỏng ion (ILs) để thu hồi platinum (Pt) từ xúc tác thải của ngành công nghiệp chế biến dầu, nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường và tận dụng nguồn kim loại quý hiếm. Xuất phát từ thực tế Việt Nam chưa có công nghệ hiệu quả để thu hồi Pt từ xúc tác thải, nghiên cứu này đề xuất giải pháp dựa trên ILs, được xem là dung môi xanh với nhiều tính chất ưu việt như ổn định nhiệt, áp suất hơi bão hòa thấp và khả năng tái sinh cao.
Mục tiêu chính của luận án là tổng hợp các ILs và ứng dụng chúng trong quá trình chiết lỏng-lỏng để thu hồi Pt(IV), đồng thời chế tạo các vật liệu hấp phụ dạng chất mang rắn tẩm IL (SILP) cho quá trình hấp phụ Pt(IV). Nghiên cứu đã đánh giá khả năng chiết và hấp phụ của các vật liệu này, cùng với khả năng giải chiết/giải hấp và tái sử dụng ILs/SILPs.
Các nội dung nghiên cứu chính bao gồm tổng hợp 5 loại ILs (dạng imidazolium, pyridinium và ammonium) bằng phương pháp gia nhiệt có khuấy từ với hiệu suất cao (82,7% - 91,4%), đồng thời xác định cấu trúc của chúng bằng các phương pháp phổ FT-IR, HRMS và NMR. Nghiên cứu cũng khảo sát quá trình hòa tan Pt từ xúc tác thải bằng dung dịch HCl 9M/H2O2 30% với hiệu suất 89,1%.
Kết quả cho thấy cả phương pháp chiết lỏng-lỏng và hấp phụ sử dụng ILs đều đạt hiệu suất thu hồi Pt(IV) cao (trên 95% cho chiết lỏng-lỏng và trên 79,7% cho hấp phụ với SILP từ SiO2). Luận án đã xác định được hai chất hấp phụ hiệu quả nhất là [C14MIM]Cl/SiO2 và [N1888]Cl]/SiO2, với dung lượng hấp phụ cực đại lần lượt là 0,425 mmol Pt mmol⁻¹ IL và 0,492 mmol Pt mmol⁻¹ IL ở tỉ lệ lấp mao quản 20%. Mô hình Langmuir được xác định phù hợp nhất để mô tả quá trình hấp phụ Pt trên SILP. Hệ dung dịch thioure 2M/HCl 5M được lựa chọn làm hệ rửa giải tối ưu, cho phép tái sử dụng ILs và SILPs đến 10 chu kỳ mà hiệu suất hấp phụ/giải hấp không giảm đáng kể.
Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc chế tạo thành công 21 chất hấp phụ từ các ILs và chất mang rắn khác nhau, xác định trật tự khả năng thu hồi Pt(IV) của các ILs và chất mang, cùng với việc lựa chọn hệ giải hấp hiệu quả và chứng minh tính tái sử dụng cao của vật liệu. Nghiên cứu này cung cấp nền tảng quan trọng cho việc ứng dụng vật liệu hấp phụ tẩm chất lỏng ion trong thu hồi Pt từ xúc tác thải công nghiệp, mang lại giá trị kinh tế và môi trường.