CHƯƠNG 1: TONG QUAN 1. Giới thiệu chung vẻ vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOF8). Khái quát lịch sử ra đời của vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOE$). Giới thiệu vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOPES).
Các phương pháp tông hợp MOEs. Cac ứng dụng của vật liệu MOPS. Giới thiệu vật liệu Fe — MOEs.2:1:Ð&điểmcinFs=MOIE:eiiaiiieiiabieioiiidiaiiiiibtieiioiibiieisisessao 10 1. Hướng nghiên cứu, tông hợp Fe —MOFS.
Thuc trang 6 nhiễm coballL. c2 2216101112111 1 51k cv cv xe 11 1. Tác hại của cobalt đến sức khỏe con ñ€GƯỜI:::::::::::-:c:22:2:222:22252223: 22255 11 1. Phương pháp xử lí cobalt trong nước hiệu quả.
cào H CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị. c0 0 1000111111111 1 111111 SE 18s xxe 12 Ð)IV1IHỗAGHẤN:::¿:iisetg11223021012211112151146323409166951239463555933983 910934 953918381 82368 12 2. Thiét bj va UIC oc sscccssascicsscsescasesesssreissicssesssasasessteciessrsressisuses 12 2.2, Quy trình tông hợp vat lita.
Tong hop linker 6-sulfonaphthalene- 1 4-dicarboxylic acid (H:SNAA). Tổng hợp vat liệu Fe-MOFs có biến tính với nhóm chức sulfonic (MIL- LOL (Re) SOSH) os oa os cc ios cc soe cases cece os ces 22-2222: 22225255 1522 521222655 ce sae 5255 s2 ve 5 cán suất 14 2. Khao sát khả năng hap phụ chì của vật liệu MIL-101(Fe)-SOsH trong môi trường HƯỚỔ::(2:26202003216151613 55168 Ảnh hưởng của pH. Anh hưởng của lượng chất hap phụ.
Đăng nhiệt hap phy. Dong hoc hap DÍÌÙ::::::11241311112101051010310505301510413113510736960034983676985 035% 16 2. Thu hồi và tái sử dụng vật liệu.- c2 128222311 vn vs rem 16 2:4. Các phương phan nQhien COU, 2: sciccsciciscicisisisiscsssesscisisvessesacsisaseacise sess 17 2.
Các phương pháp nghiên cứu hóa lí hiện đại. Nghiên cứu động học hấp ÙÌU::i:2101612212102102111161614161210513611318053365 635321 2. Nghiên cứu đăng nhiệt hấp phụ.- -- - - 2c S S2 se x2 22 CHƯƠNG 3: KET QUÁ VÀ THẢO LUẬN 3. Tổng hợp và đặc trưng cấu trúc của vật liệu Fe-MOFs có gắn nhóm chức sulfonic (210) H14) 0.Ì:) T111 1110111000001 0 0ï 00 Ô0Ô0Ô00ÔỨÔÔ0Ố0ƠÔ0Ô0Ôl lẻ 24 3.
Tinh chat hap phụ Co? của vật liệu. Anh hưởng của pH và lượng chất hap phụ. Nghiên cứu các mô hình hap phụ đăng nhiệt. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu và đánh giá độ bên của vật liệu sau WET).
So sánh khả nang hap phụ Co?" của vật liệu Fe-MOEs. -- 34 KET LUẬN VÀ KIÉN NGHỊ.- SE vn ST kế sa 36 TÀI LIEU THAM KHẢO.- - - -- E313 SE vn HH ng re37 |; LE UL 3| BH eEPETePEeTerrerrrererTrerreererrrrrererrerrrrerrrrrrrtree rer rererr errr errr rere.4} 1V DANH MỤC VIẾT TÁT DANH MỤC BANG, BIEU Bảng 2. Các hóa chất sử dụng. Bảng thiết Lyi TT TỶ nớn n"n.ẽ cổ lo Bang 3.
Các tham số của ba mô hình đăng nhiệt hap phụ được sử dụng khảo sát quá trình hap phụ Co?* của vật liệu MIL-101(Fe)-SO:HH. Các thông số của phương trình động học biéu kiến hap phụ Co** của vat Bảng 3. Dung lượng hap phụ Co** cực đại của một số vật liệu MOEF. 35 vi DANH MỤC HÌNH ANH Hình 1.
Cau trúc của MOF-5 được xây dựng từ Zn:O(-COO}; và H:BDC. Những đơn vị cầu tạo nên vật liệu MOE. cece ce ceeee cote sense eeceeeeenet Hình 1. Mô ta phương pháp nhiệt dung môi.
cà sec sec Hình 1. Mô ta phương pháp vi sóng.5:Mð(áphươngphápsiÊUỐff:::::::::::::::::c::cccci 222cc cccc:c::c:¿¿ 6 Hình 1. Mô tả phương pháp điện hóa. Mô tả phương pháp cơ học.
nen se re ro. Vật liệu UMCM-2 (UMCM- 2 =Zn;O(T?DC)(BTB)¿a. Cấu trúc của vật liệu MIL-53 Fe (MOF'). Phản ứng tong hợp linker H:SNAA.
Quy trình tông hợp linker HạSNAA. Quy trình tông hợp MIL-MOF-Fe-SO:H. Đường chuẩn CoTM trong khoảng nồng độ 2-20 mg. Sự nhiễm xạ tia X trên be mặt vật liệu.
cece cece este cesseexe. Giản đồ PXRD của các mẫu MIL-101(Fe)-SO:H. Phô FT-IR của H;SNAA (đỏ); MIL-101(Fe)-SO;H (xanh). Đường cong TGA-DSC của vật liệu MIL-101(Fe)-SO:H.
Phô EDX mapping của vật liệu MIL-101(Fe)-SO;H. Anh TEM của vật liệu MIL-101(Fe)-SO:H với độ phân giải lần lượt là Hình 3. Anh SEM của vật liệu MIL-101(Fe)-SOsH với độ phân giải lần lượt là a) 500nm, b) 2tHm, c)Ì tím, đ) ÏOƯM. cà ng SH Huynh 30 Hình 3.
(a) Khảo sát pH tôi ưu; (b) Khảo sát lượng chat hap phụ tôi ưu. Dữ liệu được đưa vào mô hình (b) động học biéu kiến bậc 1; (c) động học biéu kiến bậc 2. Khả năng tái sử dụng của vật liệu MIL-101(Fe)-SO:H sau ba chu kì hấp Vil MO DAU Hiện nay khi cuộc sông của con người chúng ta ngày cảng phát triển đi kèm với đó là sự tăng trưởng kinh tế, công nghiệp hoá và đô thị hoá diễn ra nhanh chóng dẫn đến vẫn nạn ô nhiễm môi trường. Đặc biệt là môi trường nước đã bị ô nhiễm nghiêm trọng vả trở thành một trong những van đề được quan tâm toàn cau.
Có rat nhiêu nguyên nhân dẫn đến 6 nhiễm môi trường nước nhưng nguyên nhân chủ yếu là do các hoạt động công nghiệp. Ở phần lớn các cơ sở sản xuất, khu công nghiệp, xí nghiệp đã thải ra môi trường lượng nước thải có chứa nhiều chất độc hại như: chất hữu cơ, các ion kim loại nặng (Pb**, Co**, Cu?*, Ni?*, Cd°*,. Hau hết lượng nước thai nay chỉ được xử lí sơ bộ, không đúng qui trình thậm chí là chưa xử lí nhưng đã được đưa ra ngoài môi trường. Các kim loại này khi thải vào nước làm nước bị nhiễm ban và mat di một số tính chat hoá lí đặc biệt gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và sức khoẻ con người [1].
Trong đó có ion Cobalt (II) Co**, một ion kim loại có độc tính cao. Cobalt làm suy giảm các chức năng thích giác, thị giác và có thé day mạnh các triệu chứng của căn bệnh máu đặc. Ngoài ra, Cobalt còn gây ra một số hệ quả xau như: Làm tăng nguy cơ nhỏi máu cơ tim, tốn thương tuyến giáp, gây roi loạn hệ thần kinh và ảnh hướng xấu đến hệ tuần hoàn, các nội tiết tố. Chính vì thể việc xử lí kim loại nặng trong nước thải nói chung và Cobalt nói riêng là vô cùng cần thiết.
Đã có xuất hiện nhiều các nghiên cứu khoa học dé xử li Cobalt tồn tại trong nước có thé kê đến như như phương pháp trao đôi ion, kết tủa ion trong dung dich, dùng màng loc, hap phụ. Đặc biệt một hướng nghiên cứu có tiềm nang phát trién lớn đó chính là hap phụ. Trong vai năm vừa qua, xu thé nghiên cứu chế tạo những vật liệu mới có kích cỡ nano và điện tích mặt riêng lớn, trở thành chất hấp phụ và xúc tác chọn lọc đối với một số quy trình xử lí những chất làm ô nhiễm môi trường sinh thái có giá trị to lớn trên phương điện lý thuyết khoa học cũng như thực tế áp dụng. Có thé kẻ đến một dạng vật liệu đang thu hút nhiều mỗi quan tâm của các nhà nghiên cứu trên toàn cầu cũng như tại Việt Nam vì đặc tính vô cùng độc đáo và nôi trội của chúng đó là vật liệu khung kim loại hữu cơ (Metal-Organic-Framework, gọi tắt là MOFs) [3].
Trên thực tế, vật liệu MOFs đã và đang được ứng dụng rat rộng rải, trong đó có vật liệu MOFs mang tâm kim loại Fe. Các cau trúc Fe-MOFs có hình thái rõ ràng, độ bên nhiệt cao, diện tích bé mặt lớn và độ xốp cao [4,5]. Trong công bố của tác giả Cihan Gecgel cùng các cộng sự, vật liệu MIL-101(Fe) được tông hợp thành công có diện tích bề mặt 2865 m*-g (theo lí thuyết BET), va kích thước lỗ xốp là 9,02 A [6]. Ngoài ra, Zhang và cộng sự đã tông hợp thành công Fe-Mg MOF có hiệu quả cao trong việc hấp phụ Arsenic và có thé dé dang tái sử dụng [7].
Bên cạnh đó, Vuong cùng các cộng sự đã biến tính thành công vật liệu đơn kim Fe-MIL-88B MOF thành vật liệu lưỡng kim FeNi-MIL-88B MOF với kích thước lỗ xốp lớn và hiệu suất hap phụ Cu**, Cd?* cao hơn so với khi chưa biến tính [8]. Chính vì lẽ đó, vật liệu Fe-MOES có nhiều tiềm năng trong việc hấp phụ các ion kim loại nặng và có thể biến tính vật liệu này đề tăng hiệu quả hap phụ. Từ những giả thuyết được đưa ra ta có thé thay rằng việc môi trường nước bị ô nhiém kim loại nặng đang là một van đề đáng báo động. Nước ô nhiễm gây ức chế quá trình chuyền hoá chất trong cơ thê, việc hap thụ chất đỉnh dưỡng thông qua quá trình bai tiết cũng trở nên khó khăn hon, ức chế quá trình tăng trưởng, phát triển của con người và sinh vật.
Bên cạnh đó gây rồi loạn tim mạch, ảnh hướng tiêu hoá, suy yêu chức năng hệ thần kinh trung ương. Vì vậy việc nghiên cứu xác định hàm lượng của các ion kim loại nặng trong nước là van dé cần thiết đối với sức khoẻ cộng đông. Tuy vậy hướng nghiên cứu tông hợp vật liệu MOF cho hap phụ kim loại nặng trong môi trường nước vẫn con ít tại Việt Nam, vì thé tôi quyết định khai thác lĩnh vực nảy và chọn đề tài: “Téng hợp vật liệu MOFs mang tâm kim loại Fe và ứng dụng chúng trong hap phụ ion Co** trong nước” để nghiên cứu. Giới thiệu chung về vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFs) Vật liệu khung hữu cơ kim loại MOFs (Metal-Organic Frameworks) là nhóm vật liệu mới, nhận được nhiều sự quan tâm trong thời gian gan đây.Một trong những đặc điểm nôi bật của loại vật liệu này là có bê mặt riêng và kích thước mao quản lớn.
Thực nghiệm cho thay rằng MOFs là vật liệu có bề mặt riêng lớn nhất trong số các vật liệu tinh thé, khoảng 2000 đến 6500 mÈ-g, trong khi đó bê mặt riêng cao nhất của vật liệu zeolite chi khoảng 900 m?-g [1]. Vật liệu MOFs có hệ thông mao quản không gian với các lỗ nho li ti trong khung mang, có cấu trúc giéng như hình tô ong nên chúng có độ xóp cao. Do có cau trúc tinh thé, điện tích bé mặt riêng lớn, độ xốp cao, kích thước lỗ xốp lớp, có khả năng biến đổi cấu trúc nên vật liệu MOFs có nhiều tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau [2]. Khái quát lịch sử ra đời của vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFs) Từ thế ki XX, các vật liệu xốp đã thu hút được sự quan tâm của giới khoa học và công nghệ do cấu trúc và ứng dụng đặc biệt đối với đời sống.
Chính vì thế, nhiều nhà nghiên cứu trong lĩnh vực hoá học, khoa học vật liệu van luôn nỗ lực tìm kiểm các vật liệu xốp mới dé tăng cường thêm các đặc tinh và ứng dụng của chúng. Từ đó mà vật liệu khung kim loại hữu có (MOFs) được chú ý do khả năng điều chỉnh, kiêm soát các lỗ rỗng của vật liệu này [10]. Năm 1960, Tomic và các cộng sự đã có bài báo cáo đầu tiên về cầu trúc vật liệu MOFs [11]. Tuy nhiên phải tới đầu những năm 1990, những nghiên cứu về lao vật liệu này mới được tăng mạnh đặc biệt là sau khi nhóm nghiên cứu của Yaghi tông hợp thành công vật liệu xốp và đặt tên là MOF-5.