Luận án Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở spinel ferrite ứng dụng để xử lý kim loại nặng và chất màu hữu cơ độc hại trong môi trường nước

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ SPINEL FERRITE ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG VÀ CHẤT MÀU HỮU CƠ ĐỘC HẠI TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Ngành:

Kỹ thuật hóa học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu trên cơ sở spinel ferrite để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường nước do kim loại nặng (Pb2+) và chất màu hữu cơ độc hại (Rhodamine B - RhB) từ các hoạt động công nghiệp. Nhận thấy sự cần thiết của các giải pháp xử lý hiệu quả, bền vững và dễ thu hồi, nghiên cứu đề xuất sử dụng vật liệu hấp phụ và quang xúc tác.

Nội dung chính của luận án bao gồm việc tổng hợp vật liệu spinel ferrite Cu_1-xMg_xFe₂O₄ (với x = 0; 0,5; 1) và vật liệu tổ hợp Cu_0.5Mg_0.5Fe₂O₄/TiO₂ bằng phương pháp đồng kết tủa và sol-gel. Các vật liệu này được đặc trưng chi tiết về cấu trúc, tính chất hóa lý và từ tính. Nghiên cứu sâu khả năng hấp phụ ion Pb2+ của Cu_0.5Mg_0.5Fe₂O₄, bao gồm ảnh hưởng của sự thay thế Cu2+ bởi Mg2+, pH, động học và đẳng nhiệt hấp phụ, khả năng tái sử dụng và tính chọn lọc.

Đồng thời, luận án cũng khảo sát khả năng quang xúc tác phân hủy RhB của vật liệu tổ hợp Cu_0.5Mg_0.5Fe₂O₄/TiO₂ dưới các điều kiện khác nhau như hàm lượng TiO2, nhiệt độ nung, thời gian chiếu sáng, pH, khả năng tái sử dụng và các nguồn sáng khác nhau (mô phỏng mặt trời, mặt trời tự nhiên, UV). Cơ chế phản ứng quang phân hủy RhB, vai trò của các gốc tự do, và các sản phẩm trung gian cũng được phân tích.

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu spinel ferrite Cu_0.5Mg_0.5Fe₂O₄ có cấu trúc đơn pha, diện tích bề mặt riêng và độ xốp cao, giúp tăng dung lượng hấp phụ Pb2+ đạt 57,44 mg/g. Vật liệu này cũng thể hiện tính bền và khả năng tái sử dụng tốt, loại bỏ Pb2+ hiệu quả (khoảng 99%) và có tính chọn lọc cao. Vật liệu tổ hợp Cu_0.5Mg_0.5Fe₂O₄/TiO₂ thành công trong việc cải thiện hoạt tính quang xúc tác, phân hủy 98,4% RhB sau 180 phút chiếu sáng mô phỏng, với hiệu suất phân hủy dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên đạt 90,1%. Cơ chế phân hủy RhB được đề xuất qua 4 giai đoạn, với sự tham gia chủ yếu của gốc •OH. Đặc biệt, vật liệu tổng hợp dễ dàng thu hồi bằng từ trường ngoài, giảm thiểu ô nhiễm thứ cấp và có triển vọng ứng dụng thực tiễn trong xử lý nước thải.

Mục lục chi tiết:

• Mở đầu (5 trang)
• Chương 1. TỔNG QUAN (41 trang)
  • 1.1. Vật liệu spinel ferrite
  • 1.2. Vật liệu TiO2
  • 1.3. Hiện trạng và giải pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng và chất màu hữu cơ trong môi trường nước
  • 1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• Chương 2. THỰC NGHIỆM (15 trang)
  • 2.1. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm
• Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (59 trang)
• Kết luận (2 trang)
• Danh mục các công trình khoa học đã công bố (2 trang)
• Tài liệu tham khảo (32 trang)