Giới thiệu dự án

Ô nhiễm kim loại nặng trong nguồn nước đang là một trong những thách thức môi trường cấp bách nhất toàn cầu. Theo các báo cáo môi trường công nghiệp, hàng triệu mét khối nước thải chứa các ion kim loại độc hại như Đồng (Cu²⁺), Chì (Pb²⁺), Cadmium (Cd²⁺), và Thủy ngân (Hg²⁺) được thải ra mỗi năm từ các ngành sản xuất hợp kim, khai khoáng, thuộc da và xi mạ điện. Trong đó, ion Đồng (II) ở dải nồng độ trung bình từ 10–100 mg/L là nguồn ô nhiễm phổ biến. Khi tích tụ trong cơ thể sống qua chuỗi thức ăn, Cu²⁺ gây ra nhiều biến chứng bệnh lý nguy hiểm như xơ gan, suy thận cấp tính, rối loạn chuyển hóa đồng di truyền (bệnh Wilson và Menkes), cùng nguy cơ suy đa tạng.

Các giải pháp truyền thống như kết tủa hóa học, keo tụ điện hóa, hay trao đổi ion đòi hỏi chi phí đầu tư thiết bị cao, phát sinh lượng bùn thải thứ cấp lớn và giảm hiệu quả rõ rệt khi xử lý ở nồng độ loãng (10–100 mg/L). Trong khi đó, than hoạt tính thương mại lại gặp rào cản lớn về chi phí tái sinh và độ chọn lọc ion kém.

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Hóa vô cơ: "Thiosemicarbazone – Cellulose biến tính: Nghiên cứu tổng hợp, cấu trúc và khả năng hấp phụ ion kim loại Đồng (II)" do sinh viên Lê Chí Hiển Đạt thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Trần Bữu Đăng tại Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã giải quyết trọn vẹn điểm nghẽn này. Dự án phát triển thành công vật liệu hấp phụ sinh học thông minh từ nguồn phế phụ phẩm bông tự nhiên Ấn Độ (Gossypium hirsutum L.), được chức năng hóa bằng phối tử $N(4)$-morpholinothiosemicarbazide để xử lý triệt để ion Cu²⁺.

                  Quy trình công nghệ tổng hợp và hấp phụ MTC
                                             (Oxi hóa KIO4, pH 3.0, 45°C)

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể

  1. Tinh chế nguyên liệu sinh học: Tẩy rửa và loại bỏ hoàn toàn tạp chất (lignin, pectin, sáp, protein) từ bông thô Ấn Độ, thu nhận bông tinh sạch (TCR) đạt độ tinh khiết cellulose trên 93%.
  2. Oxi hóa chọn lọc cắt mạch C2–C3: Tổng hợp tác nhân $KIO_4$, tối ưu hóa phản ứng chuyển hóa nhóm hydroxyl (–OH) thành dialdehyde cellulose (TC) với hàm lượng aldehyde cao nhất.
  3. Chức năng hóa bề mặt: Ngưng tụ TC với phối tử $N(4)$-morpholinothiosemicarbazide tạo vật liệu biến tính thiosemicarbazone-cellulose (MTC) mang tâm phối trí N, S.
  4. Phân tích đặc trưng hóa lý: Giải đoán cấu trúc qua hệ thống phổ nghiệm FT-IR, XRD, SEM, EDX, BET và TGA/DSC.
  5. Mô hình hóa quá trình hấp phụ: Tối ưu hóa các đơn biến (pH, thời gian, nhiệt độ, tốc độ lắc) và xây dựng phương trình đẳng nhiệt, động học, nhiệt động học cho quá trình bắt giữ Cu²⁺.
  6. Đánh giá chu trình tái sử dụng: Khảo sát hiệu suất giải hấp bằng dung dịch $HCl\ 0.1\text{ M}$ và độ bền cấu trúc qua nhiều chu kỳ hấp phụ lặp lại.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm Chi phí vận hành Khả năng ứng dụng nồng độ 10–100 mg/L
Kết tủa hóa học Dễ thực hiện, xử lý được thể tích lớn Tạo lượng bùn thải nguy hại lớn, thêm ion lạ vào nước Trung bình Kém
Trao đổi ion Khả năng thu hồi kim loại cao Nhựa tổng hợp đắt tiền, dễ ngộ độc nhựa bởi chất hữu cơ Cao Trung bình
Than hoạt tính Diện tích bề mặt lớn, phổ biến Khó tái sinh, tiêu tốn năng lượng nhiệt, độ chọn lọc Cu²⁺ thấp Cao Khá
Cellulose biến tính MTC Nguồn gốc tái tạo, tạo phức chelate chọn lọc cao, giải hấp êm dịu Cần quy trình tổng hợp kiểm soát ánh sáng Thấp - Tối ưu Xuất sắc (>95%)

Ma trận ưu tiên yêu cầu kỹ thuật (MoSCoW)

  • Must-have: Hiệu suất tách Cu²⁺ > 90% ở pH = 6.0; hàm lượng nhóm –CHO đạt > 2.0 mmol/g; vật liệu MTC ổn định cơ lý trong nước.
  • Should-have: Thời gian đạt cân bằng hấp phụ $\le 30\text{ phút}$; tái sinh tối thiểu 5 chu kỳ với độ suy giảm dung lượng $< 15%$.
  • Could-have: Tích hợp module xử lý hấp phụ liên tục dạng cột (Fixed-bed column).
  • Won't-have: Khảo sát hấp phụ hỗn hợp đa kim loại cạnh tranh phức tạp trong giai đoạn thử nghiệm phòng thí nghiệm.

Thiết kế hệ thống và công nghệ

Cấu trúc vật liệu MTC được thiết kế dựa trên nguyên lý tương tác Acid - Base cứng mềm (HSAB - Pearson). Khung polymer cellulose tự nhiên đóng vai trò giá mang cơ học bền vững, trong khi nhóm thiosemicarbazone mang các nguyên tử cho điện tử Nitơ ($N$) và Lưu huỳnh ($S$) đóng vai trò là các bazơ mềm/trung gian, tạo phức phối trí vòng càng (chelate) 5–6 cạnh siêu bền với ion kim loại chuyển tiếp acid trung gian như $Cu^{2+}$.

                 Cơ chế tạo phức vòng càng giữa MTC và ion Cu(II)
                     
                       NH        NH
                        \       /
                         \     /
                            Cu²⁺

Danh mục thiết bị phân tích và công cụ xử lý

  • Quang phổ hấp thu phân tử UV-Vis: Hệ thống Perkin-Elmer Lambda 25 UV-VIS Spectrophotometer (quét bước sóng 287.80 nm cho phân tích –CHO và 800 nm cho phức đồng).
  • Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR): Máy Bruker TENSOR 27 (CHLB Đức), dải đo $4000 - 450\text{ cm}^{-1}$, mẫu ép viên KBr.
  • Nhiễu xạ tia X (XRD): Hệ đo Bruker D8 Advance Eco (nguồn phát $Cu-K\alpha$, $\lambda = 0.154\text{ nm}$, điện áp 40 kV, góc quét $2\theta = 10 - 80^\circ$).
  • Hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM) & Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX): Thiết bị Hitachi S-4800 (Nhật Bản).
  • Đo diện tích bề mặt riêng BET: Máy Quantachrome Nova Station A (khí hấp phụ $N_2$ tinh khiết).
  • Phân tích nhiệt đồng thời (TGA/DSC): Máy Setaram Labys Evo ($TG-DSC-1600^\circ\text{C}$), tốc độ gia nhiệt $10^\circ\text{C/phút}$ trong môi trường khí bảo vệ $N_2$.
  • Xử lý thống kê và tối ưu hóa toán học: Phân tích phương sai ANOVA hai yếu tố có lặp, kiểm định Fisher ($F$-test) và Student ($t$-test).

Methodology

Implementation và kết quả

Development process

1. Quy trình tinh chế bông thô (TCR)

3.0 g bông thô được đun hoàn lưu trong 300 mL dung dịch $NaOH\ 1%$ ở $100^\circ\text{C}$ trong 2.0 giờ để hòa tan hemicellulose, lignin, pectin và sáp. Tiếp tục xử lý bằng 20 mL $H_2O_2\ 30%$ ở $100^\circ\text{C}$ trong 30 phút để tẩy trắng triệt để chất màu tự nhiên. Sản phẩm được ngâm trong $HCl\ 0.1\text{ M}$ ở $25^\circ\text{C}$ trong 2.0 giờ để trung hòa kiềm và loại trừ cation khoáng dư, sau đó rửa nước cất đến pH trung tính và sấy ở $70^\circ\text{C}$, thu được TCR với hiệu suất thu hồi cellulose $\approx 93%$.

2. Oxi hóa chọn lọc điều chế Dialdehyde Cellulose (TC)

Tổng hợp tác nhân oxi hóa $KIO_4$ theo phản ứng: $$KI + 8KOH + 4Cl_2 \longrightarrow 8KCl + KIO_4 + 4H_2O$$ Khí $Cl_2$ được sinh ra từ phản ứng giữa $KMnO_4$ và dung dịch $HCl$ đậm đặc. Tiến hành oxi hóa bông TCR bằng $KIO_4$ trong bóng tối để ngăn ngừa phản ứng quá oxi hóa (over-oxidation) làm đứt gãy mạch polymer sinh học:

  • Khảo sát đơn biến chỉ ra điều kiện tối ưu: Hệ đệm $CH_3COOH$ tại $pH = 3.0$, nhiệt độ $45^\circ\text{C}$, thời gian phản ứng $6.0\text{ giờ}$, tỉ lệ khối lượng bông : $KIO_4 = 1:8$.
  • Hàm lượng nhóm aldehyde (–CHO) được định lượng song song bằng 2 phương pháp: Chuẩn độ thể tích Iodometry (chỉ thị hồ tinh bột, dung dịch chuẩn $Na_2S_2O_3\ 0.1\text{ M}$) và Phổ UV-Vis tại bước sóng $\lambda = 287.80\text{ nm}$ ($y = 40.892x - 0.0076,\ R^2 = 0.9997$).

3. Ngưng tụ tạo vật liệu MTC

Sản phẩm TC được ngưng tụ với $N(4)$-morpholinothiosemicarbazide theo tỉ lệ khối lượng $1:2$ trong môi trường đệm $pH = 5.0$ ở nhiệt độ $80^\circ\text{C}$ trong thời gian $6.0\text{ giờ}$. Rửa sạch phối tử dư bằng ethanol nóng ($60^\circ\text{C}$), sấy chân không ở $70^\circ\text{C}$ thu được MTC tinh khiết.

import numpy as np
from scipy.optimize import curve_fit

def langmuir_isotherm(Ce, qm, KL):
    """Mô hình đẳng nhiệt Langmuir: qe = (qm * KL * Ce) / (1 + KL * Ce)"""
    return (qm * KL * Ce) / (1.0 + KL * Ce)

def pseudo_second_order(t, qe, k2):
    """Phương trình động học bậc 2 giả: q_t = (k2 * qe**2 * t) / (1 + k2 * qe * t)"""
    return (k2 * (qe**2) * t) / (1.0 + k2 * qe * t)

# Dữ liệu thực nghiệm hấp phụ Cu(II) trên MTC (pH=6.0, T=303K)
Ce_data = np.array([2.15, 5.40, 12.80, 24.50, 48.20, 72.10])  # mg/L
qe_data = np.array([18.4, 38.2, 75.6, 115.3, 168.5, 198.4])   # mg/g

# Khớp mô hình phi tuyến tính
popt_langmuir, _ = curve_fit(langmuir_isotherm, Ce_data, qe_data, p0=[220.0, 0.05])
qm_fit, KL_fit = popt_langmuir
print(f"Dung lượng hấp phụ cực đại lý thuyết (qm): {qm_fit:.2f} mg/g")
print(f"Hằng số tương tác Langmuir (KL): {KL_fit:.4f} L/mg")

Testing và validation

Kiểm định thống kê độ tin cậy của phương pháp

Dữ liệu định lượng nhóm –CHO giữa phương pháp chuẩn độ thể tích và phổ quang học UV-Vis được kiểm chứng bằng phân tích phương sai ANOVA hai yếu tố có lặp:

  • Kiểm định Fisher: Giá trị $F_{\text{tính}} < F_{\text{bảng}} = 19.00$, chứng minh sự sai khác giữa hai phương pháp chỉ do sai số ngẫu nhiên.
  • Kiểm định Student: Giá trị $t_{\text{tính}} < t_{\text{chuẩn}} = 2.447$, khẳng định độ chụm và độ lặp lại xuất sắc giữa hai kỹ thuật đo độc lập.
  • ANOVA hai chiều: $P\text{-value}$ của phương pháp đo đều $> 0.05$, chứng minh tính khách quan và độ chính xác của số liệu thực nghiệm.

Đặc trưng cấu trúc và hình thái học

  1. Phổ FT-IR: MTC xuất hiện các dải hấp thụ đặc trưng mới tại $1595\text{ cm}^{-1}$ (dao động kéo dãn liên kết $C=N$ azomethine), $1230\text{ cm}^{-1}$ (nhóm $C=S$), và $1110\text{ cm}^{-1}$ (liên kết $C–O–C$ của vòng morpholine), trong khi dải hấp thụ –CHO tại $1725\text{ cm}^{-1}$ của TC biến mất hoàn toàn.
  2. Phổ XRD & Độ kết tinh (Crystallinity Index - CI): Tính toán theo công thức Segal: $$CI = \frac{I_{002} - I_{\text{am}}}{I_{002}} \times 100%$$ Độ kết tinh giảm dần theo thứ tự $\text{TCR} > \text{TC} > \text{MTC}$, chứng minh phản ứng oxi hóa và ngưng tụ đã phá vỡ có kiểm soát các liên kết hydro liên phân tử trong vùng tinh thể của cellulose, tạo điều kiện mở rộng cấu trúc xốp.
  3. Phổ EDX: Mẫu MTC ghi nhận sự xuất hiện rõ nét của nguyên tố Lưu huỳnh ($S$) và Nitơ ($N$). Sau khi hấp phụ (MTC-Cu), xuất hiện hai đỉnh phổ năng lượng đặc trưng của Đồng tại $0.93\text{ keV}$ ($Cu\ L_\alpha$) và $8.04\text{ keV}$ ($Cu\ K_\alpha$), chứng minh ion $Cu^{2+}$ đã liên kết bền vững trên bề mặt vật liệu.
  4. Phân tích nhiệt TGA/DSC: MTC có độ bền nhiệt ổn định đến $220^\circ\text{C}$, nhiệt độ phân hủy cực đại đạt $315^\circ\text{C}$, đáp ứng vượt mức yêu cầu xử lý nước thải công nghiệp thông thường ($25 - 60^\circ\text{C}$).
                             KẾT QUẢ ĐO PHỔ NHIỆT VÀ ĐẶC TRƯNG HÓA LÝ

Kết quả đạt được

Quá trình hấp phụ đơn biến của MTC đối với ion $Cu^{2+}$ (khối lượng vật liệu $0.05\text{ g}$, thể tích dung dịch $50\text{ mL}$, nồng độ ban đầu $100\text{ mg/L}$) đạt trạng thái tối ưu tuyệt đối tại:

  • $pH = 6.0$: Môi trường lý tưởng giúp tránh hiện tượng proton hóa nhóm chức phối trí (ở pH thấp) và tránh tạo kết tủa $Cu(OH)_2$ (ở pH > 6.5).
  • Thời gian tiếp xúc $t = 30\text{ phút}$: Tốc độ hấp phụ diễn ra cực nhanh, đạt trên $85%$ chỉ sau $10\text{ phút}$ đầu tiên.
  • Nhiệt độ $T = 30^\circ\text{C}$ ($303\text{ K}$) và Tốc độ lắc $80\text{ RPM}$.
                           CÁC THÔNG SỐ ĐẲNG NHIỆT VÀ ĐỘNG HỌC

Đổi mới và đóng góp

  1. Phát triển phối tử hữu cơ chức năng hóa mới: Lần đầu tiên dẫn xuất $N(4)$-morpholinothiosemicarbazide được gắn ghép thành công lên mạch dialdehyde cellulose từ bông Ấn Độ, tạo ra vật liệu phối trí đa càng với ái lực vượt trội đối với ion $Cu^{2+}$.
  2. Kiểm soát phản ứng oxi hóa tránh đứt gãy mạch: Xác lập tỉ lệ khối lượng Bông : $KIO_4 = 1:8$ trong bóng tối giúp triệt tiêu hoàn toàn phản ứng phụ quá oxi hóa, duy trì độ bền cơ lý dạng sợi của cellulose.
  3. Độ chính xác phân tích cao: Thiết lập quy trình chuẩn hóa kép giữa chuẩn độ Iodometry và phổ UV-Vis tại bước sóng $287.80\text{ nm}$, kiểm soát toàn diện bằng mô hình thống kê ANOVA 2 yếu tố.
                  So sánh dung lượng hấp phụ Cu(II) giữa các vật liệu
Vật liệu MTC (Nghiên cứu này)     : ▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇ 198.4 mg/g
Xơ Polyacrylonitrile-thiosemicarb : ▇▇▇▇▇▇▇▇▇▇ 104.0 mg/g
Cellulose biến tính Ester hóa     : ▇▇ 24.0 mg/g
Than hoạt tính thương phẩm        : ▇ 16.0 mg/g

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản triển khai công nghiệp

  • Module xử lý nước thải xi mạ kim loại: Tích hợp các cột lọc MTC cố định vào công đoạn xử lý tinh sau bể lắng hóa lý, loại bỏ triệt để $Cu^{2+}$ từ nồng độ $50 - 100\text{ mg/L}$ xuống dưới ngưỡng xả thải cho phép ($< 2.0\text{ mg/L}$ theo QCVN 40:2011/BTNMT).
  • Thu hồi kim loại quý và kim loại chuyển tiếp: Ứng dụng trong các dây chuyền tinh luyện khoáng sản và tái chế linh kiện điện tử nhờ khả năng giải hấp có chọn lọc.
       Quy trình vận hành trạm xử lý nước thải xi mạ tích hợp cột MTC
                       (Tuần hoàn rửa giải HCl 0.1 M)
                         [Thu hồi dung dịch CuSO4]

Đánh giá hiệu quả kinh tế và độ bền tái sinh

  • Chi phí nguyên liệu thô: Tận dụng phế phụ phẩm bông tự nhiên giá thành thấp ($< 15.000\text{ VNĐ/kg}$).
  • Quy trình tái sinh êm dịu: Giải hấp hoàn toàn ion $Cu^{2+}$ trong dung dịch $HCl\ 0.1\text{ M}$ chỉ sau $10\text{ phút}$, sau đó trung hòa bằng $NaOH\ 0.1\text{ M}$.
  • Độ bền chu kỳ: Sau 5 chu kỳ hấp phụ – giải hấp liên tục, hiệu suất loại bỏ $Cu^{2+}$ của MTC vẫn duy trì đạt trên $88.5%$, giúp giảm thiểu đến $70%$ chi phí thay thế vật liệu lọc định kỳ so với than hoạt tính.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  • Nghiên cứu hiện tại mới thực hiện ở quy mô mẻ (batch system) trong phòng thí nghiệm với dung dịch đơn kim loại $Cu^{2+}$.
  • Quá trình oxi hóa bằng $KIO_4$ đòi hỏi điều kiện che sáng nghiêm ngặt và chi phí hóa chất $KIO_4$ cần giải pháp thu hồi tuần hoàn ở quy mô lớn.

Hướng nghiên cứu mở rộng

  • Phát triển hệ thống cột hấp phụ liên tục dạng tầng cố định (Fixed-bed continuous column) và mô hình hóa đường cong xuyên phá (Breakthrough curve) theo mô hình Thomas và Yoon-Nelson.
  • Đánh giá khả năng hấp phụ đa cấu tử trong môi trường nước thải thực tế chứa đồng thời $Ni^{2+}$, $Pb^{2+}$, $Cd^{2+}$, $Zn^{2+}$ và các hợp chất hữu cơ hòa tan.
  • Nghiên cứu công nghệ điện phân thu hồi tác nhân $KIO_4$ từ sản phẩm phụ $KIO_3$ sau phản ứng để hạ giá thành chế tạo vật liệu xuống mức tối thiểu.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên và Học viên Cao học ngành Hóa học/Môi trường: Nắm bắt phương pháp luận nghiên cứu biến tính polymer thiên nhiên, kỹ thuật phân tích phổ nghiệm hiện đại (FT-IR, XRD, SEM, EDX, BET, TGA) và phương pháp xử lý số liệu chuẩn xác bằng ANOVA.
  • Kỹ sư vận hành hệ thống xử lý nước thải: Có được giải pháp công nghệ mới để xử lý dứt điểm kim loại nặng ở nồng độ thấp với chi phí vận hành thấp và không phát sinh bùn thải độc hại.
  • Doanh nghiệp xi mạ và luyện kim: Tiếp cận mô hình vật liệu lọc xanh tuần hoàn, dễ dàng thu hồi kim loại có giá trị kinh tế và đáp ứng nghiêm ngặt các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Điều kiện kỹ thuật tiên quyết để tổng hợp thành công vật liệu MTC là gì?

Phản ứng oxi hóa bông bằng $KIO_4$ bắt buộc phải thực hiện trong bóng tối tại nhiệt độ $45^\circ\text{C}$ và $pH = 3.0$ (hệ đệm $CH_3COOH$). Tỉ lệ khối lượng Bông : $KIO_4$ phải đạt $1:8$ để cung cấp đủ tác nhân oxi hóa chọn lọc trên liên kết C2–C3 mà không gây đứt gãy chuỗi polymer cellulose.

2. Tại sao MTC lại đạt dung lượng hấp phụ cực đại tại pH = 6.0?

Ở $pH < 4.0$, nồng độ ion $H^+$ cao làm proton hóa các nguyên tử Nitơ ($–NH–$) và Lưu huỳnh ($C=S$), gây lực đẩy tĩnh điện với cation $Cu^{2+}$. Ở $pH > 6.5$, $Cu^{2+}$ bắt đầu kết tủa dạng $Cu(OH)_2$. Do đó, $pH = 6.0$ là điểm tối ưu để các tâm phối trí tự do tạo phức chelate vòng càng bền vững nhất.

3. Quy trình giải hấp và tái sinh MTC được thực hiện như thế nào?

Vật liệu MTC sau hấp phụ được khuấy trong dung dịch $HCl\ 0.1\text{ M}$ trong 10 phút để giải phóng toàn bộ $Cu^{2+}$ vào dung dịch thu hồi. Sau đó, MTC được trung hòa bằng dung dịch $NaOH\ 0.1\text{ M}$, rửa sạch bằng nước cất đến pH trung tính và sấy khô ở $70^\circ\text{C}$ để tái sử dụng cho chu kỳ tiếp theo.

4. Cơ chế hấp phụ của MTC tuân theo mô hình nào?

Quá trình hấp phụ tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir ($R^2 = 0.9942$) với dung lượng cực đại đạt $198.4\text{ mg/g}$, và mô hình động học bậc 2 giả ($R^2 = 0.9988$). Điều này chứng minh quá trình bắt giữ ion $Cu^{2+}$ diễn ra theo cơ chế hấp phụ hóa học đơn lớp thông qua liên kết phối trí chelate.

5. Khả năng mở rộng quy mô sản xuất MTC có khả thi về mặt kinh tế không?

Hoàn toàn khả thi. Nguồn nguyên liệu xenluloza từ bông vụn hoặc phế phẩm nông nghiệp có giá thành rất rẻ. Hóa chất $KIO_3$ sau quá trình oxi hóa có thể được tái sinh thành $KIO_4$ thông qua điện hóa, cùng với khả năng tái sử dụng vật liệu trên 5 chu kỳ giúp tổng chi phí xử lý cạnh tranh vượt trội so với than hoạt tính.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiosemicarbazone – Cellulose biến tính: Nghiên cứu tổng hợp, cấu trúc và khả năng hấp phụ ion kim loại Đồng (II)" của tác giả Lê Chí Hiển Đạt đã đóng góp một giải pháp khoa học xuất sắc và mang tính thực tiễn cao trong lĩnh vực vật liệu xử lý môi trường:

  • Tổng hợp thành công vật liệu hấp phụ sinh học MTC từ bông tự nhiên với cấu trúc xốp, bền nhiệt đến $220^\circ\text{C}$ và mang các tâm phối trí $N, S$ đặc hiệu.
  • Đạt dung lượng hấp phụ thực nghiệm $198.4\text{ mg/g}$, loại bỏ trên $95%$ ion $Cu^{2+}$ ở điều kiện tối ưu ($pH = 6.0$, $30\text{ phút}$, $30^\circ\text{C}$).
  • Chứng minh cơ chế hấp phụ hóa học chọn lọc cao, tuân theo đẳng nhiệt Langmuir và động học bậc 2 giả, dễ dàng tái sinh qua 5 chu kỳ bằng $HCl\ 0.1\text{ M}$.

Công trình mở ra tiềm năng ứng dụng to lớn trong xử lý nước thải công nghiệp xanh, phát triển kinh tế tuần hoàn và thu hồi tài nguyên kim loại quý giá.