I. Giới thiệu và bối cảnh nghiên cứu
Nghiên cứu tập trung vào đánh giá khả năng xúc tác của H₂O₂ và K₂S₂O₈ trong quá trình oxy hóa Tetracycline trên vật liệu CFE được tổng hợp từ bã đậu nành và quặng Goethite. Tetracycline là một loại kháng sinh phổ biến, gây ô nhiễm môi trường nước do khả năng tồn tại lâu dài và khó phân hủy. Quá trình oxy hóa bậc cao (AOP) được xem là giải pháp hiệu quả để xử lý các hợp chất hữu cơ khó phân hủy như Tetracycline. Vật liệu CFE được tổng hợp từ nguồn nguyên liệu tự nhiên như bã đậu nành và quặng Goethite, mang lại tính bền vững và thân thiện với môi trường.
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Ô nhiễm nước do dư lượng Tetracycline đang là vấn đề nghiêm trọng trên toàn cầu. Tetracycline có khả năng tồn tại lâu trong môi trường, gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Việc tìm ra phương pháp xử lý hiệu quả là cấp thiết. Quá trình oxy hóa bậc cao với sự hỗ trợ của H₂O₂ và K₂S₂O₈ được xem là giải pháp tiềm năng.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu nhằm đánh giá khả năng xúc tác của H₂O₂ và K₂S₂O₈ trong quá trình oxy hóa Tetracycline trên vật liệu CFE. Mục tiêu cụ thể bao gồm tối ưu hóa các điều kiện phản ứng, so sánh hiệu suất phân hủy, và khảo sát khả năng tái sử dụng của vật liệu.
II. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp vật liệu CFE từ bã đậu nành và quặng Goethite thông qua quá trình nhiệt phân và thủy nhiệt. Các thí nghiệm được thiết kế để khảo sát hiệu suất phân hủy Tetracycline dưới tác dụng của H₂O₂ và K₂S₂O₈. Các phương pháp phân tích bao gồm SEM, BET, và XRD để đánh giá đặc tính vật liệu.
2.1. Tổng hợp vật liệu CFE
Vật liệu CFE được tổng hợp từ bã đậu nành và quặng Goethite qua hai giai đoạn: nhiệt phân và thủy nhiệt. Quá trình này giúp tạo ra vật liệu có diện tích bề mặt lớn và khả năng xúc tác cao.
2.2. Thiết kế thí nghiệm
Các thí nghiệm được thiết kế để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như pH, nhiệt độ, nồng độ tác nhân oxy hóa đến hiệu suất phân hủy Tetracycline. Phương pháp UV-Vis được sử dụng để đo nồng độ Tetracycline trước và sau phản ứng.
III. Kết quả và thảo luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu CFE có khả năng xúc tác hiệu quả trong quá trình oxy hóa Tetracycline với sự hỗ trợ của H₂O₂ và K₂S₂O₈. Hiệu suất phân hủy đạt cao nhất ở điều kiện pH 2, nhiệt độ 30°C, và nồng độ tác nhân 60mM. Vật liệu CFE cũng thể hiện khả năng tái sử dụng tốt qua 5 chu kỳ phản ứng.
3.1. Hiệu suất phân hủy Tetracycline
Hiệu suất phân hủy Tetracycline đạt 88.9% với H₂O₂ và 83.4% với K₂S₂O₈ trong thời gian ngắn. Kết quả này cho thấy CFE là vật liệu xúc tác hiệu quả trong quá trình oxy hóa bậc cao.
3.2. Khả năng tái sử dụng của vật liệu
Vật liệu CFE duy trì hiệu suất phân hủy cao qua 5 chu kỳ phản ứng, với sự suy giảm không đáng kể. Điều này khẳng định tính bền vững và khả năng ứng dụng thực tế của vật liệu.
IV. Kết luận và ứng dụng
Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của vật liệu CFE trong việc xúc tác quá trình oxy hóa Tetracycline với sự hỗ trợ của H₂O₂ và K₂S₂O₈. Vật liệu này không chỉ mang lại hiệu suất cao mà còn thân thiện với môi trường và có khả năng tái sử dụng. Kết quả nghiên cứu mở ra hướng ứng dụng mới trong xử lý nước thải chứa hợp chất hữu cơ khó phân hủy.
4.1. Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ cơ chế xúc tác của CFE trong quá trình oxy hóa bậc cao, đồng thời cung cấp dữ liệu khoa học quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Vật liệu CFE có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải công nghiệp và y tế, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do dư lượng kháng sinh.
