Đánh giá khả năng loại bỏ levofloxacin trong nước bằng quang xúc tác với vật liệu TiO2

1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

1.2. Nội dung nghiên cứu

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1. Đối tượng nghiên cứu

1.3.2. Phạm vi nghiên cứu

1.4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

1.4.1. Ý nghĩa khoa học

1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn

1.5. Tính mới của đề tài

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1. Tổng quan kháng sinh

2.1.1. Kháng sinh và nguồn gốc kháng sinh trong môi trường

2.1.2. LEVO và dư lượng LEVO trong môi trường nước

2.2. Một số phương pháp xử lý kháng sinh trong nước

2.2.1. Các phương pháp xử lý hóa lý

2.2.2. Các phương pháp xử lý sinh học

2.2.3. Các phương pháp xử lý bậc cao

2.3. Tổng quan về quang xúc tác bằng vật liệu TiO2

2.3.1. Khái quát về quang xúc tác

2.3.2. Khả năng phân hủy quang học của LEVO

2.3.3. Vật liệu tổng hợp TiO2 theo phương pháp thủy nhiệt

2.3.4. Vật liệu tổng hợp TiO2 theo phương pháp sol-gel

2.4. Tổng quan nghiên cứu trong và ngoài nước

2.4.1. Nghiên cứu nước ngoài

2.4.2. Nghiên cứu trong nước

3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Hóa chất, thiết bị và mô hình thí nghiệm

3.1.1. Mô hình thí nghiệm

3.1.2. Vật liệu nghiên cứu

3.2. Phương pháp nghiên cứu

3.2.1. Phương pháp hồi cứu - tổng quan tài liệu

3.2.2. Phương pháp thực nghiệm

3.2.3. Phương pháp tổng hợp vật liệu

3.2.4. Phương pháp pha dung dịch hóa chất

3.3. Nội dung nghiên cứu

3.3.1. Nội dung 1: Đánh giá khả năng phân hủy quang xúc tác của LEVO sử dụng các loại vật liệu xúc tác quang trên nền TiO2

3.3.2. Nội dung 2: Xác định ảnh hưởng của các thông số tác động hiệu quả quá trình xử lý

3.3.3. Nội dung 3: Mô hình động học của quá trình phản ứng

3.3.4. Nội dung 4: Loại bỏ các gốc tự do và đề xuất cơ chế phân hủy LEVO

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

4.1. Khả năng phân hủy quang xúc tác LEVO của các loại vật liệu xúc tác quang

4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý LEVO và tối ưu hóa mô hình xử lý

4.2.1. Vật liệu TiO2W2

4.3. Động học phản ứng quá tình quang xúc tác xử lý LEVO trong nước

4.4. Nhận diện các gốc tự do và đề xuất cơ chế phân hủy LEVO

4.5. Đặc trưng vật liệu thí nghiệm

4.5.1. SEM và EDX

4.5.2. Phổ tán sắc năng lượng tia X – XRD

4.5.3. Kết quả phân tích BET

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Đánh giá tổng quan về levofloxacin và ô nhiễm nước

Kháng sinh levofloxacin thuộc nhóm fluoroquinolone, được sử dụng rộng rãi trong điều trị nhiễm trùng. Tuy nhiên, sự tồn tại của levofloxacin trong môi trường nước gây ra mối lo ngại lớn về ô nhiễm nước. Nghiên cứu cho thấy, dư lượng levofloxacin có thể gây ra tác động tiêu cực đến sinh vật thủy sinh và gây ra sự phát triển của vi khuẩn kháng thuốc. Do đó, việc tìm kiếm các phương pháp xử lý hiệu quả là rất cần thiết. Các phương pháp truyền thống như xử lý sinh học thường không đủ khả năng để loại bỏ hoàn toàn levofloxacin do tính chất khó phân hủy sinh học của nó.

II. Quá trình quang xúc tác với vật liệu TiO2

Quá trình quang xúc tác sử dụng vật liệu TiO2 đã được chứng minh là một phương pháp hiệu quả để xử lý các chất ô nhiễm như levofloxacin. TiO2 có khả năng tạo ra các gốc tự do dưới tác dụng của ánh sáng, từ đó phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, TiO2 không chỉ có khả năng loại bỏ levofloxacin mà còn có thể làm giảm nồng độ của các chất ô nhiễm khác trong nước. Các yếu tố như pH, nồng độ chất ô nhiễm, và thời gian phản ứng đều ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình xử lý. Việc tối ưu hóa các điều kiện này là rất quan trọng để đạt được hiệu quả cao nhất trong việc xử lý levofloxacin.

III. Đánh giá khả năng loại bỏ levofloxacin bằng vật liệu TiO2

Nghiên cứu đã thực hiện đánh giá khả năng loại bỏ levofloxacin trong nước bằng cách sử dụng các loại vật liệu TiO2 khác nhau. Kết quả cho thấy, vật liệu TiO2 tổng hợp theo phương pháp sol-gel có hiệu quả cao hơn so với các vật liệu khác, đặc biệt là trong thời gian phản ứng dài hơn. Điều này cho thấy rằng, việc lựa chọn loại vật liệu xúc tác phù hợp có thể nâng cao đáng kể hiệu quả xử lý. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng đã xác định được các gốc tự do như ●OH, O2●¯, và 1O2 là những yếu tố chính góp phần vào quá trình phân hủy levofloxacin trong nước.

IV. Ý nghĩa thực tiễn và ứng dụng của nghiên cứu

Nghiên cứu về khả năng loại bỏ levofloxacin trong nước bằng phương pháp quang xúc tác sử dụng vật liệu TiO2 mang lại nhiều ý nghĩa thực tiễn. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp thông tin về hiệu quả xử lý levofloxacin mà còn mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu về xử lý ô nhiễm nước trong tương lai. Việc áp dụng công nghệ này có thể giúp cải thiện chất lượng nước trong các khu vực có nguồn nước ô nhiễm từ hoạt động y tế và nông nghiệp. Hơn nữa, nghiên cứu này còn đóng góp vào việc phát triển các phương pháp xử lý nước thải kháng sinh tại Việt Nam, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Luận văn thạc sĩ: Khả năng loại bỏ levofloxacin trong nước qua quang xúc tác với TiO2