NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ OXIT HỖN HỢP CHỨA Fe (Fe – Mn, Fe – Ti, Fe – Nd) KÍCH THƯỚC NANOMET ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC SINH HOẠT
Hóa Vô cơ
Mã số: 62.44.01.13
Luận án này tập trung vào giải quyết vấn đề cấp bách về ô nhiễm asen trong nước sinh hoạt, một thách thức toàn cầu và đặc biệt nghiêm trọng ở Việt Nam, nơi nguồn nước ngầm tại nhiều tỉnh thành chứa các kim loại nặng độc hại như asen, gây ra nhiều bệnh hiểm nghèo. Các phương pháp xử lý truyền thống còn hạn chế, trong khi hấp phụ bằng vật liệu nano oxit kim loại nổi bật với hiệu quả cao, dễ vận hành và chi phí thấp, phù hợp cho vùng nông thôn. Nhu cầu nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu nano oxit hỗn hợp hấp phụ asen nhằm kết hợp các đặc tính ưu việt của từng đơn oxit là cần thiết.
Mục tiêu của luận án là đóng góp có hệ thống vào lĩnh vực nghiên cứu vật liệu nano, ứng dụng trong xử lý asen. Tác giả đã nghiên cứu tổng hợp ba hệ vật liệu nano oxit hỗn hợp chứa sắt (Fe–Mn, Fe–Ti, Fe–Nd) bằng phương pháp đốt cháy gel polyvinyl ancol (PVA). Cụ thể, vật liệu Fe2O3 – TiO2 (dạng α – Fe2O3 và anatase TiO2) được tổng hợp ở 450°C, có kích thước hạt < 50 nm và diện tích bề mặt riêng 38,57 m²/g. Vật liệu NdFeO3 được tổng hợp ở 600°C, với kích thước hạt khoảng 20 nm và diện tích bề mặt riêng 23 m²/g. Vật liệu Fe2O3 – Mn2O3 (dạng α - Fe2O3 và α –Mn2O3) được tổng hợp ở 550°C, có cấu trúc xốp và diện tích bề mặt riêng 68,5 m²/g.
Nghiên cứu ứng dụng cho thấy cả ba loại vật liệu tổng hợp này đều có khả năng hấp phụ As(V) cao và quá trình hấp phụ được mô tả tốt bằng mô hình đẳng nhiệt Langmuir. Đặc biệt, quá trình hấp phụ As(V) trên vật liệu perovskit NdFeO3 đã được nghiên cứu chi tiết bằng các phương pháp hóa lý hiện đại (EDS, FTIR, Raman). Vật liệu oxit hỗn hợp hệ Fe – Mn/CTA đã được khảo sát và ứng dụng thành công trong các thiết bị lọc asen tại hộ gia đình, đạt tiêu chuẩn nước sạch QCVN 01:2009/BYT với nồng độ As < 0,01 mg/l. Kết quả này khẳng định tiềm năng ứng dụng thực tiễn của các vật liệu nano oxit hỗn hợp trong việc cung cấp nước sạch.