Đánh Giá Hoạt Tính Xúc Tác Phân Hủy Methylene Blue Của Vật Liệu ZIF-67 Pha Tạp Iron

• Tác giả: Ngô Ngọc Thanh
• Người hướng dẫn: ThS. Trương Chí Hiền
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Sư phạm Hóa học
• Đề tài: Đánh Giá Hoạt Tính Xúc Tác Phân Hủy Methylene Blue Của Vật Liệu ZIF-67 Pha Tạp Iron
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Ô nhiễm methylene blue trong môi trường nước
• 1.2. Cấu trúc và tính chất
• 1.3. Độc tính
• 1.4. Nguồn gốc ô nhiễm
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Dụng cụ và thiết bị
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận
• 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
• 2.3. Quy trình nghiên cứu
• 2.3.1. Tổng hợp vật liệu ZIF-67
• 2.3.2. Tổng hợp vật liệu ZIF-67 pha tạp nguyên tố iron
• 2.4. Khảo sát tỉ lệ pha tạp nguyên tố iron trong cấu trúc ZIF-67
• 2.5. Khảo sát đơn biến các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân hủy methylene blue
• 2.6. Bố trí thí nghiệm khảo sát điểm điện tích không (pzc)
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Phân tích cấu trúc vật liệu
• 3.2. Phân tích hình thái vật liệu
• 3.3. Phân tích thành phần nguyên tố của vật liệu
• 3.4. Phân tích các nhóm chức trong vật liệu
• 3.5. Kết quả khảo sát điểm điện tích không (pzc)
• 3.6. Đánh giá hoạt tính xúc tác của vật liệu
• 3.6.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ pha tạp nguyên tố iron trong cấu trúc ZIF-67
• 3.6.2. Ảnh hưởng của pH dung dịch
• 3.6.3. Ảnh hưởng của nồng độ methylene blue ban đầu
• 3.6.4. Ảnh hưởng của hàm lượng vật liệu xúc tác Fe-ZIF-67 (1%)
• 3.6.5. Ảnh hưởng của nồng độ peroxymonosulfate (PMS)
• 3.6.6. So sánh hoạt tính xúc tác của Fe@ZIF-67 (1%) với một số vật liệu ZIFs khác
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• PHỤ LỤC
• Phụ lục A: Kết quả SEM của mẫu Fe-ZIF-67 (1%)
• Phụ lục B: Giản đồ nhiễu xạ tia X
• Phụ lục C: Kết quả đo EDX của Fe-ZIF-67 (1%)
• Phụ lục D: Phổ FTIR của vật liệu Fe-ZIF-67 (1%)
• Phụ lục E: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ pha tạp nguyên tố iron trong cấu trúc ZIF-67

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Hoạt Tính Xúc Tác Phân Hủy Methylene Blue

Nghiên cứu về hoạt tính xúc tác của vật liệu ZIF-67 pha tạp iron đang thu hút sự chú ý trong lĩnh vực xử lý ô nhiễm nước. Methylene blue (MB) là một trong những chất nhuộm phổ biến, gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường nước. Việc tìm kiếm các phương pháp hiệu quả để phân hủy MB là rất cần thiết. Vật liệu ZIF-67, với cấu trúc đặc biệt, có tiềm năng lớn trong việc xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc tổng hợp và đánh giá khả năng phân hủy MB của vật liệu này.

1.1. Ảnh Hưởng Của Methylene Blue Đến Môi Trường

Methylene blue (MB) có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Nước thải chứa MB làm giảm độ trong suốt của nước, ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của thực vật. Việc tiếp xúc với MB có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như bệnh tim mạch và rối loạn tiêu hóa.

1.2. Tính Chất Và Cấu Trúc Của Methylene Blue

Methylene blue có công thức hóa học là C₁₆H₁₈ClN₃S và có cấu trúc phức tạp. Chất này tồn tại dưới dạng cation và có màu xanh đặc trưng. Tính ổn định cao của MB trong môi trường nước khiến cho việc phân hủy nó trở nên khó khăn.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Nước Do Methylene Blue

Ô nhiễm nước do MB là một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt trong các ngành công nghiệp dệt may và in ấn. Nước thải chứa MB không chỉ gây hại cho môi trường mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Việc xử lý nước thải chứa MB bằng các phương pháp truyền thống thường không hiệu quả. Do đó, cần có các giải pháp mới và hiệu quả hơn để xử lý loại chất ô nhiễm này.

2.1. Nguồn Gốc Ô Nhiễm Methylene Blue

Nguồn gốc ô nhiễm chủ yếu từ nước thải công nghiệp, đặc biệt là từ ngành dệt may. Hàng triệu tấn nước thải chứa MB được thải ra môi trường mỗi năm, gây ra những tác động tiêu cực đến hệ sinh thái.

2.2. Tác Động Của Methylene Blue Đến Sức Khỏe

Tiếp xúc với MB có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm bệnh tim mạch, rối loạn tiêu hóa và ảnh hưởng đến hệ thần kinh. Ngoài ra, MB còn có thể gây ra các vấn đề về sinh sản và phát triển thai nhi.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Hoạt Tính Xúc Tác Của Vật Liệu ZIF 67

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp tổng hợp vật liệu ZIF-67 pha tạp iron để đánh giá khả năng phân hủy MB. Các phương pháp phân tích như XRD, SEM, và FTIR sẽ được áp dụng để xác định cấu trúc và tính chất của vật liệu. Việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân hủy MB cũng sẽ được thực hiện.

3.1. Quy Trình Tổng Hợp Vật Liệu ZIF 67

Quy trình tổng hợp ZIF-67 bao gồm việc kết hợp cation kim loại với các phối tử hữu cơ. Việc pha tạp iron vào cấu trúc ZIF-67 sẽ giúp tăng cường hoạt tính xúc tác của vật liệu.

3.2. Phân Tích Cấu Trúc Vật Liệu

Các phương pháp phân tích như XRD và SEM sẽ được sử dụng để xác định cấu trúc và hình thái của vật liệu ZIF-67. Điều này giúp đánh giá khả năng hoạt động của vật liệu trong quá trình phân hủy MB.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hoạt Tính Xúc Tác

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu ZIF-67 pha tạp iron có khả năng phân hủy MB hiệu quả. Các yếu tố như nồng độ MB, pH dung dịch và hàm lượng xúc tác đều ảnh hưởng đến hiệu suất phân hủy. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các điều kiện này có thể nâng cao đáng kể hiệu quả xử lý nước thải chứa MB.

4.1. Ảnh Hưởng Của Nồng Độ Methylene Blue

Nồng độ MB ban đầu có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy. Nghiên cứu cho thấy rằng khi nồng độ MB tăng, hiệu suất phân hủy có xu hướng giảm.

4.2. Ảnh Hưởng Của pH Dung Dịch

pH của dung dịch cũng là một yếu tố quan trọng. Kết quả cho thấy rằng pH tối ưu cho quá trình phân hủy MB là trong khoảng từ 6 đến 8.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng vật liệu ZIF-67 pha tạp iron có tiềm năng lớn trong việc phân hủy methylene blue. Việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng có thể nâng cao hiệu quả xử lý. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các vật liệu xúc tác mới và cải thiện quy trình xử lý nước thải chứa các chất ô nhiễm khác.

5.1. Tiềm Năng Ứng Dụng Của Vật Liệu ZIF 67

Vật liệu ZIF-67 không chỉ có khả năng phân hủy MB mà còn có thể ứng dụng trong xử lý nhiều loại chất ô nhiễm khác. Điều này mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và phát triển vật liệu xúc tác.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện hiệu suất của vật liệu xúc tác và mở rộng ứng dụng của chúng trong xử lý ô nhiễm môi trường. Việc phát triển các phương pháp mới và hiệu quả hơn sẽ là mục tiêu chính trong tương lai.