Tên luận án:
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ VẬT LIỆU NANO VÔ CƠ HIỆU NĂNG CAO ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC
Ngành:
Chuyên ngành: Hoa vô cơ
Mã số: 62.44.01.13
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ VẬT LIỆU NANO VÔ CƠ HIỆU NĂNG CAO ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC" của Phạm Văn Lâm tập trung vào việc phát triển các vật liệu hấp phụ tiên tiến để giải quyết vấn đề ô nhiễm nước ngày càng gia tăng. Mục tiêu chính là nghiên cứu và chế tạo các vật liệu nanocomposite có khả năng hấp phụ đa dạng các chất ô nhiễm ưu tiên trong nước.
Luận án đã đạt được ba nội dung chính:
- Tổng hợp thành công vật liệu nanocomposite Fe3O4/bentonite (FB) trên nền bentonite tách lớp bằng phương pháp đồng kết tủa và nung. Vật liệu FB sở hữu diện tích bề mặt riêng lớn (133,2 m²/g), với các hạt nano Fe3O4 kích thước 10-12 nm phân tán đồng đều và ổn định. FB cho thấy khả năng hấp phụ cao đối với As(III) (37,5 mg/g), As(V) (34,0 mg/g), Pb2+ (141,8 mg/g), Cd2+ (91,4 mg/g) và thuốc nhuộm hoạt tính RY-195 (116,3 mg/g) ở các điều kiện pH phù hợp.
- Nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu nanocomposite mới nZVI/oxit phức hợp (Fe-Mn)/bentonite (IFMB) bằng phương pháp hóa học ướt. IFMB bao gồm pha oxit phức hợp Fe-Mn vô định hình và các hạt nZVI bền, phân bố đều trên nền bentonite tách lớp, với diện tích bề mặt riêng 218 m²/g. Thành phần tối ưu của IFMB được xác định là 9,56% bentonite, 16,97% nZVI và 73,74% oxit phức hợp (tỷ lệ mol Fe/Mn = 1,75). Vật liệu này thể hiện khả năng hấp phụ rất tốt thuốc nhuộm RY-145, đạt dung lượng cực đại 344,8 mg/g và hiệu suất 98,5% chỉ sau 40 phút.
- Tổng hợp vật liệu hydrogel nanocomposite in dấu phân tử mới CAB/CGA, là một mạng polyme xen kẽ giữa hydrogel nanocomposite in dấu phân tử CTS-g-PAA/bentonite (CAB) và polyme liên kết ngang của CTS với glutaraldehyde (CGA). CAB/CGA có cấu trúc xốp đồng đều, độ trương nở thấp, độ bền cơ và hóa cao. Vật liệu này có khả năng hấp phụ amoni tốt trong vùng nồng độ thấp và khoảng pH rộng, với dung lượng hấp phụ cực đại 125 mg [NH4+-N]/g. Đáng chú ý, CAB/CGA có thể được hoàn nguyên và tái sử dụng nhiều lần mà không hao tổn đáng kể khả năng hấp phụ.
Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc sử dụng kỹ thuật tách lớp bentonite hiệu quả cho FB, tổng hợp IFMB với tiềm năng xử lý thuốc nhuộm azo, và lần đầu tiên áp dụng kỹ thuật in dấu phân tử trong tổng hợp hydrogel để hấp phụ amoni, cải thiện đáng kể hiệu suất và khả năng tái sử dụng của vật liệu. Các vật liệu này có tiềm năng ứng dụng thực tiễn cao trong xử lý nước ô nhiễm.
Mục lục chi tiết:
MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của luận án
- 2. Mục tiêu của luận án
- 3. Ba nội dung chính của luận án
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
-
1.1. Quá trình hấp phụ loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước
- 1.1.1. Các chất ô nhiễm chủ yếu cần ưu tiên trong xử lý nước:
- 1.1.2. Các công nghệ có sẵn để loại bỏ chất ô nhiễm
- 1.1.3. Quá trình hấp phụ (HP) để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước
-
1.2. Vật liệu HP nano, nanocomposite trong xử lý nước
- 1.2.1. Vật liệu nano với vai trò là chất HP nano trong xử lý nước
- 1.2.2. Chất HP nanocomposite trong xử lý nước
-
1.3. Những vấn đề nghiên cứu của luận án
- 1.3.1. Khoáng sét bentonite - vật liệu nguồn trong chế tạo nanocomposite
- 1.3.2. Nanocomposite Fe3O4/bentonite
- 1.3.3. Nano sắt hóa trị không (nZVI) và oxit phức hợp Fe-Mn
-
1.4. Hydrogel nanocomposite trên cơ sở chitosan
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
-
2.1. Tổng hợp vật liệu
- 2.1.1. Vật liệu FB
- 2.1.2. Vật liệu IFMB
- 2.1.3. Vật liệu CAB/CGA
-
2.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu
-
2.3. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu:
-
2.4. Các phương pháp đặc trưng vật liệu và phân tích đánh giá kết quả hấp phụ:
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
-
3.1. Vật liệu FB
- 3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn thành phần FB và chế độ nung
- 3.1.2. Các đặc trưng cơ bản của vật liệu
-
3.1.3. Khả năng HP của vật liệu
- 3.1.3.1. Hấp phụ As:
- 3.1.3.2. Hấp phụ Cd2+, Pb2+
- 3.1.3.3. Hấp phụ RR195
-
3.2. Vật liệu IFMB
- 3.2.1. Tối ưu hóa các thành phần của IFMB
- 3.2.2. Các đặc trưng cơ bản của vật liệu
- 3.2.3. Hành vi hấp phụ thuốc nhuộm RY-145 của IFMB
-
3.3. Vật liệu CAB/CGA
- 3.3.1. Tổng hợp vật liệu
- 3.3.2. Các đặc trưng cơ bản của vật liệu CAB/CGA
- 3.3.3. Hành vi hấp phụ amoni của CAB/CGA
4. KẾT LUẬN
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN