Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, các ngành công nghiệp như dệt nhuộm, thuộc da, sản xuất giấy, hóa chất và tiểu thủ công nghiệp phát triển mạnh mẽ, kéo theo lượng nước thải chứa nhiều hợp chất hữu cơ độc hại xả ra môi trường. Hầu hết các nguồn nước mặt, hồ ao, sông ngòi tại các đô thị và khu công nghiệp lớn đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng. Nước thải công nghiệp dệt nhuộm chứa nhiều chất màu hữu cơ bền vững, khó phân hủy sinh học như Phenol, phẩm nhuộm Azo, Rhodamine B, và Xanh metylen (Methylene Blue). Những hợp chất này làm giảm độ truyền quang của nước, ức chế quá trình quang hợp của thủy sinh và tiềm ẩn nguy cơ gây độc tế bào cũng như đột biến gen.
Để giải quyết vấn đề ô nhiễm các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, các phương pháp truyền thống như hấp phụ, lắng lọc, keo tụ hay xử lý sinh học thường bộc lộ hạn chế về chi phí tái sinh hoặc không thể khoáng hóa hoàn toàn chất ô nhiễm. Công nghệ oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes - AOPs), đặc biệt là phương pháp quang xúc tác dị thể sử dụng vật liệu bán dẫn Titan dioxide ($\text{TiO}_2$), được đánh giá cao nhờ khả năng phân hủy triệt để các chất hữu cơ độc hại thành $\text{CO}_2$, $\text{H}_2\text{O}$ và các muối vô cơ ở điều kiện nhiệt độ thường mà không phát sinh bùn thải độc hại.
Tuy nhiên, việc sử dụng $\text{TiO}_2$ ở dạng bột nano huyền phù gây khó khăn lớn trong việc thu hồi, lọc tách sau xử lý, dễ dẫn đến thất thoát vật liệu và gây ô nhiễm thứ cấp. Do đó, việc cố định hạt nano $\text{TiO}_2$ lên các chất mang giá rẻ, sẵn có trong tự nhiên là một định hướng công nghệ thực tiễn. Đá ong (laterite) là loại đất đá phong hóa giàu sắt, nhôm và silic, phân bố rộng rãi tại Việt Nam, sở hữu độ bền cơ học cao, bề mặt xốp và khả năng hấp phụ tự nhiên. Đề tài "Nghiên cứu chế tạo vật liệu Nano Titan dyoxit trên nền Đá ong" được thực hiện nhằm tổng hợp một loại vật liệu quang xúc tác dị thể có khả năng xử lý hiệu quả phẩm màu trong môi trường nước.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài bao gồm:
- Mục tiêu chung: Chế tạo thành công vật liệu nano $\text{TiO}_2$ phủ trên nền đá ong biến tính bằng phương pháp sol-gel nhằm ứng dụng làm chất quang xúc tác xử lý nước thải.
- Mục tiêu cụ thể:
- Xác định các điều kiện công nghệ thích hợp để chế tạo vật liệu nano $\text{TiO}_2$/đá ong (tỉ lệ mol $\text{Axit Citric}/\text{TiCl}_4$, ảnh hưởng của rung siêu âm phân tán, thời gian nung mẫu).
- Đánh giá đặc trưng hình thái bề mặt và thành phần nguyên tố của vật liệu bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX).
- Ứng dụng vật liệu chế tạo được để khảo sát khả năng xử lý độ màu và nhu cầu oxy hóa học (COD) của dung dịch phẩm màu Xanh metylen dưới tác dụng của bức xạ tử ngoại (UV) và ánh sáng khả kiến (đèn compact 11W).
Phạm vi nghiên cứu của khóa luận:
- Đối tượng nghiên cứu: Vật liệu nano $\text{TiO}_2$ cố định trên nền đá ong biến tính; dung dịch phẩm màu hữu cơ Xanh metylen mô phỏng nước thải dệt nhuộm.
- Không gian thực hiện: Phòng thí nghiệm Phân tích Môi trường, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì.
- Thời gian thực hiện: Từ ngày 15/01/2018 đến ngày 10/05/2018.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết và mô hình khoa học
Đề tài xây dựng trên các nền tảng lý thuyết quang hóa và vật liệu bán dẫn:
- Cấu trúc tinh thể và tính chất của Titan dioxide ($\text{TiO}_2$): $\text{TiO}_2$ tồn tại ở ba dạng thù hình chính gồm Anatase, Rutile và Brookite, cấu thành từ các bát diện $[\text{TiO}_6]$ liên kết với nhau. Anatase có độ rộng vùng cấm ($E_g \approx 3{,}2\text{ eV}$) và hoạt tính quang xúc tác cao nhất, nhưng kém bền nhiệt hơn Rutile ($E_g \approx 3{,}0\text{ eV}$). Khi nung ở nhiệt độ cao (thường từ $500^\circ\text{C}$ đến $900^\circ\text{C}$ tùy theo tiền chất và tạp chất), pha Anatase sẽ chuyển dần sang pha Rutile.
- Cơ chế quang xúc tác bán dẫn dị thể: Khi chiếu chùm sáng có năng lượng photon lớn hơn hoặc bằng độ rộng vùng cấm ($h\nu \ge E_g$), các electron ($e^-$) từ vùng hóa trị nhảy lên vùng dẫn, để lại các lỗ trống mang điện tích dương ($h^+$) ở vùng hóa trị: $$h\nu + (\text{Bán dẫn}) \rightarrow e^- + h^+$$ Các cặp $e^-/h^+$ di chuyển ra bề mặt tiếp xúc và phản ứng với các phân tử hấp phụ: $$h^+ + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \cdot\text{OH} + \text{H}^+$$ $$e^- + \text{O}_2 \rightarrow \cdot\text{O}_2^-$$ Các gốc tự do có tính oxy hóa cực mạnh ($\cdot\text{OH}$, $\cdot\text{O}_2^-$) sẽ phân hủy các phân tử hữu cơ phức tạp thành các hợp chất đơn giản.
- Đặc tính chất mang đá ong: Đá ong hình thành do quá trình phong hóa nhiệt đới hóa, chứa hàm lượng lớn các oxit kim loại $\text{Fe}_2\text{O}_3$, $\text{Al}_2\text{O}_3$, $\text{SiO}_2$ cùng một số nguyên tố vi lượng ($\text{Mn}$, $\text{Ti}$, $\text{V}$). Sau quá trình hoạt hóa và biến tính hóa học, đá ong sở hữu diện tích bề mặt lớn, đóng vai trò chất mang phân tán các hạt nano $\text{TiO}_2$ và tăng khả năng lưu giữ chất ô nhiễm trên bề mặt.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Nghiên cứu áp dụng quy trình thực nghiệm kết hợp phân tích công cụ:
- Phương pháp tổng hợp Sol-Gel tạo màng: Sử dụng tiền chất vô cơ $\text{TiCl}_4$ kết hợp chất tạo phức axit citric ($\text{CA}$) và chất đệm $\text{NH}_4\text{NO}_3$, điều chỉnh $\text{pH}$ bằng dung dịch $\text{NH}_3$ để tạo hệ gel đồng nhất trước khi tro hóa và nung kết tinh trên nền đá ong.
- Phương pháp phân tích hình thái và cấu trúc:
- Kính hiển vi điện tử quét (SEM) tại các mức độ phóng đại 30.000 lần, 50.000 lần và 100.000 lần nhằm quan sát độ phủ và độ đồng đều của các hạt nano $\text{TiO}_2$.
- Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) để xác định thành phần phần trăm khối lượng của các nguyên tố chính ($\text{Ti}$, $\text{Fe}$, $\text{O}$, $\text{Al}$, $\text{Si}$).
- Phương pháp đánh giá hoạt tính quang xúc tác:
- Đo độ hấp thụ quang phổ (Absorbance) trên máy quang phổ so màu ở bước sóng đặc trưng để xác định nồng độ Xanh metylen.
- Phân tích nhu cầu oxy hóa học (COD) theo phương pháp nung oxy hóa bằng $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ $0{,}04\text{N}$ trong môi trường axit $\text{H}_2\text{SO}_4\cdot\text{Ag}_2\text{SO}_4$ ở $150^\circ\text{C}$ trong 2 giờ, sau đó chuẩn độ bằng dung dịch muối $\text{Fe}^{2+}$ $0{,}12\text{N}$.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về vật liệu nano $\text{TiO}_2$, vật liệu bán dẫn quang xúc tác và đặc tính của đá ong:
- Phân tích chi tiết cấu trúc mạng tinh thể của hai pha chính là Anatase và Rutile, trong đó bát diện $[\text{TiO}_6]$ trong Rutile chia sẻ 2 cạnh còn trong Anatase chia sẻ 4 cạnh. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ chuyển pha Anatase - Rutile như ion tạp chất ($\text{SO}_4^{2-}$, $\text{SiO}_2$).
- Trình bày cơ chế kích hoạt quang học của chất bán dẫn, quá trình phân tách và tái hợp của cặp điện tử - lỗ trống ($e^-/h^+$), cùng các điều kiện để vật liệu đạt hiệu quả xúc tác quang học cao.
- Tổng hợp các phương pháp chế tạo nano $\text{TiO}_2$ phổ biến gồm: phương pháp sol-gel, phương pháp hóa ướt (wet chemical), phương pháp cơ học (nghiền), phương pháp bốc bay và phương pháp pha khí.
- Giới thiệu tổng quan về cấu tạo, tính năng và nguyên lý hoạt động của thiết bị đo SEM và phổ tán sắc EDX.
- Tổng kết các nghiên cứu trong và ngoài nước về ứng dụng đá ong tự nhiên trong xử lý asen và chất ô nhiễm môi trường, tạo tiền đề lựa chọn đá ong làm chất mang cho hạt $\text{TiO}_2$.
Chương 2: Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 2 mô tả chi tiết hóa chất, trang thiết bị và các bước tiến hành thực nghiệm:
- Biến tính chất mang đá ong: Đá ong tự nhiên được đập nhỏ, rửa sạch bụi bẩn bằng nước cất, ngâm trong hóa chất hoạt hóa trong 4 giờ ở nhiệt độ thường, rửa lại bằng $\text{HCl}\text{ 4M}$, sấy khô ở $100^\circ\text{C}$ trong 12 giờ, sau đó nghiền và sàng lấy dải kích thước hạt $\le 0{,}5\text{ mm}$.
- Pha chế dung dịch $\text{TiCl}_4$ 3M: Lấy chính xác $83\text{ ml}$ dung dịch $\text{TiCl}_4$ 9M (làm lạnh ở $0^\circ\text{C}$), hòa tan từ từ vào $167\text{ ml}$ cồn/nước lạnh để thu được $250\text{ ml}$ dung dịch $\text{TiCl}_4$ 3M.
- Quy trình phủ $\text{TiO}_2$ lên nền đá ong:
- Dung dịch 1: Hòa tan $2{,}52\text{ g}$ axit citric ($\text{CA}$) và $8{,}64\text{ g}$ $\text{NH}_4\text{NO}_3$ trong nước cất.
- Dung dịch 2: Hòa tan $m\text{ (g)}$ CA với $8{,}8\text{ ml}$ dung dịch $\text{TiCl}_4$ 3M theo các tỉ lệ mol $\text{CA}/\text{TiCl}_4$ khảo sát ($0{,}8:1$; $1{,}0:1$; $1{,}2:1$; $1{,}4:1$).
- Trộn dung dịch 1 và dung dịch 2, khuấy nhẹ trong 5 phút.
- Cân $3\text{ g}$ đá ong biến tính cho vào cốc, thêm $30\text{ ml}$ etanol và rung siêu âm phân tán trong 30 phút.
- Phối trộn hệ chất mang vào dung dịch tiền chất, điều chỉnh $\text{pH}$ về $7 - 8$ bằng dung dịch $\text{NH}_3$, gia nhiệt khuấy ở $70 - 80^\circ\text{C}$ đến khi tạo gel.
- Tro hóa gel bằng đèn cồn, nung mẫu trong chén sứ ở nhiệt độ $550^\circ\text{C}$ trong các khoảng thời gian 1 giờ, 2 giờ và 3 giờ để thu hồi vật liệu $\text{TiO}_2$/đá ong.
- Bố trí thí nghiệm quang xúc tác:
- Cho $0{,}15\text{ g}$ vật liệu vào $100\text{ ml}$ dung dịch Xanh metylen nồng độ $3\text{ mg/l}$ (điều chỉnh $\text{pH} = 5$).
- Khuấy trong tối 1 giờ để hệ đạt cân bằng hấp phụ - giải hấp.
- Chiếu sáng bằng đèn UV hoặc đèn compact 11W; lấy mẫu tại các thời điểm 30, 60, 90, 120 và 150 phút để ly tâm tách pha rắn và xác định độ màu, COD.
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và biện luận khoa học:
- Ảnh hưởng của rung siêu âm: Ảnh SEM cho thấy mẫu có qua xử lý rung siêu âm 30 phút có các hạt $\text{TiO}_2$ phân bố đều, liên kết chặt chẽ trên bề mặt đá ong hơn mẫu không qua rung siêu âm. Phổ EDX ghi nhận tín hiệu Fe giảm rõ rệt, chứng tỏ lớp phủ titan dioxide đã bao bọc đồng nhất chất mang.
- Ảnh hưởng của tỉ lệ mol $\text{CA}/\text{TiCl}_4$: Tỉ lệ mol $1{,}2:1$ cho hình thái hạt phân tán mịn, cấu trúc bề mặt đồng nhất nhất. Khi tỉ lệ thấp hơn ($0{,}8:1$ hoặc $1:1$), phức tạo không hoàn toàn; khi tỉ lệ vượt quá ($1{,}4:1$), lượng chất hữu cơ dư thừa làm giảm độ xốp.
- Ảnh hưởng của thời gian nung ở $550^\circ\text{C}$: Nung trong 3 giờ giúp tinh thể hóa tối ưu. Phổ EDX cho thấy hàm lượng nguyên tố $\text{Ti}$ tăng từ $41{,}86%$ (nung 1 giờ) lên $49{,}22%$ (nung 3 giờ), trong khi thành phần $\text{Fe}$ giảm từ $20{,}58%$ xuống còn $13{,}00%$.
- Đánh giá hoạt tính quang xúc tác:
- Khảo sát tỉ lệ $\text{CA}/\text{TiCl}_4$: Tỉ lệ $1{,}2:1$ đạt hiệu suất khử màu cao nhất ($75%$) và khử COD đạt $57%$.
- Khảo sát nồng độ ban đầu: Nồng độ Xanh metylen $3\text{ mg/l}$ cho hiệu suất xử lý COD đạt $57%$, cao hơn nồng độ $15\text{ mg/l}$ (đạt $36%$).
- Khảo sát nguồn sáng và thời gian phản ứng: Dưới đèn UV, hiệu suất khử COD tăng liên tục từ $15%$ (thời điểm 0 phút) lên $86%$ (sau 150 phút). Dưới đèn compact 11W (vùng ánh sáng khả kiến), hiệu suất khử COD đạt $72%$ sau 150 phút.
Kết quả và đóng góp
Số liệu thực nghiệm tổng hợp
Khóa luận cung cấp hệ thống số liệu định lượng chi tiết về quá trình chế tạo và hiệu quả xử lý:
| Thông số công nghệ chế tạo | Điều kiện tối ưu | Kết quả đặc trưng (SEM / EDX) |
|---|---|---|
| Phân tán chất mang | Rung siêu âm trong etanol 30 phút | Hạt $\text{TiO}_2$ phủ đều, giảm diện tích hở của nền $\text{Fe}$ |
| Tỉ lệ mol $\text{CA}/\text{TiCl}_4$ | $1{,}2 : 1$ | Độ phân tán hạt mịn nhất, màng đồng đều |
| Nhiệt độ và thời gian nung | $550^\circ\text{C}$ trong 3 giờ | Hàm lượng $\text{Ti}$ đạt $49{,}22%$, $\text{Fe}$ giảm còn $13{,}00%$ |
Bảng biến thiên hiệu suất xử lý độ màu và COD của Xanh metylen ($3\text{ mg/l}$) theo tỉ lệ mol $\text{CA}/\text{TiCl}_4$:
| STT | Tỉ lệ mol $\text{CA}/\text{TiCl}_4$ | Hiệu suất khử màu (%) | COD sau xử lý (mg/l) | Hiệu suất khử COD (%) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | $0{,}8 : 1$ | 61 | 144 | 15 |
| 2 | $1{,}0 : 1$ | 64 | 120 | 30 |
| 3 | $1{,}2 : 1$ | 75 | 72 | 57 |
| 4 | $1{,}4 : 1$ | 68 | 96 | 43 |
Bảng động học xử lý COD của Xanh metylen ($3\text{ mg/l}$) theo thời gian và nguồn bức xạ chiếu sáng (với vật liệu tối ưu):
| Thời gian (phút) | Nguồn sáng UV - COD (mg/l) | Nguồn sáng UV - Hiệu suất (%) | Đèn Compact 11W - COD (mg/l) | Đèn Compact 11W - Hiệu suất (%) |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 144 | 15 | 144 | 15 |
| 30 | 96 | 43 | 144 | 15 |
| 60 | 96 | 43 | 120 | 29 |
| 90 | 48 | 61 | 72 | 57 |
| 120 | 48 | 61 | 72 | 57 |
| 150 | 24 | 86 | 48 | 72 |
Đóng góp của đề tài
- Giải pháp công nghệ thực tiễn: Tận dụng nguồn khoáng vật đá ong tự nhiên tại địa phương làm chất mang, giải quyết triệt để nhược điểm khó thu hồi và thất thoát của bột nano $\text{TiO}_2$.
- Mở rộng vùng hoạt động quang học: Vật liệu chế tạo không chỉ hoạt động dưới bức xạ tử ngoại (UV) mà còn thể hiện hoạt tính quang xúc tác tốt trong vùng ánh sáng nhìn thấy (đạt hiệu suất khử COD $72%$ dưới đèn compact thông dụng 11W), tạo điều kiện ứng dụng năng lượng mặt trời tự nhiên.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế còn tồn tại
Văn bản khóa luận đã thẳng thắn chỉ ra các điểm còn tồn tại trong quá trình nghiên cứu:
- Chưa khảo sát toàn diện ảnh hưởng của $\text{pH}$ và nhiệt độ trong giai đoạn tạo gel sol-gel đến cấu trúc tinh thể.
- Chưa khảo sát ảnh hưởng của các dải nhiệt độ nung khác nhau (chỉ khảo sát cố định ở $550^\circ\text{C}$).
- Chưa đánh giá độ bền liên kết của lớp phủ nano $\text{TiO}_2$ trên nền đá ong và khả năng tái sử dụng vật liệu sau nhiều chu kỳ phản ứng.
- Chưa khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến động học xử lý Xanh metylen.
- Sản phẩm sau chế tạo vẫn còn chứa một lượng tạp chất nhôm ($\text{Al}$ chiếm $2%$) và silic ($\text{SiO}_2$ chứa $\text{Si}$ chiếm $3{,}37%$) từ nền đá ong.
Hướng nghiên cứu phát triển
- Tối ưu hóa bổ sung các thông số chế tạo $\text{TiO}_2$ (nhiệt độ nung, nồng độ tiền chất, $\text{pH}$ môi trường).
- Khảo sát thêm khả năng xử lý của vật liệu đối với các thông số ô nhiễm nước thải khác như độ đục, tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và vi sinh vật gây hại.
- Thử nghiệm mở rộng ứng dụng vật liệu $\text{TiO}_2$/đá ong trên các nguồn nước thải thực tế phức tạp (nước thải y tế, nước thải dệt nhuộm công nghiệp, nước thải sinh hoạt).
Giá trị tham khảo
Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên và học viên chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Kỹ thuật Hóa học, Công nghệ Vật liệu tại các trường đại học kỹ thuật.
- Người làm nghiên cứu về vật liệu xúc tác: Cung cấp quy trình chi tiết về kỹ thuật sol-gel citrate điều chế màng nano oxit kim loại trên nền chất mang vô cơ tự nhiên.
- Kỹ sư xử lý môi trường: Cung cấp số liệu tham khảo thực nghiệm về động học phân hủy chất màu và khử COD bằng công nghệ quang xúc tác dị thể.
Câu hỏi thường gặp
1. Tỉ lệ mol giữa Axit Citric và $\text{TiCl}_4$ tối ưu trong nghiên cứu này là bao nhiêu?
Tỉ lệ mol tối ưu là $\text{CA}/\text{TiCl}_4 = 1{,}2 : 1$. Tại tỉ lệ này, màng nano $\text{TiO}_2$ phủ trên nền đá ong có cấu trúc đồng đều và đạt hiệu suất xử lý độ màu ($75%$) cũng như hiệu suất khử COD ($57%$) cao nhất đối với dung dịch Xanh metylen $3\text{ mg/l}$.
2. Thời gian nung ở $550^\circ\text{C}$ ảnh hưởng như thế nào đến hàm lượng các nguyên tố trên bề mặt vật liệu?
Theo kết quả phân tích EDX, khi tăng thời gian nung từ 1 giờ lên 3 giờ ở $550^\circ\text{C}$, hàm lượng phần trăm khối lượng của nguyên tố Titan ($\text{Ti}$) trên bề mặt tăng từ $41{,}86%$ lên $49{,}22%$, đồng thời hàm lượng Sắt ($\text{Fe}$) từ chất mang giảm từ $20{,}58%$ xuống còn $13{,}00%$, chứng minh độ che phủ tinh thể $\text{TiO}_2$ trên bề mặt đá ong ngày càng hoàn thiện.
3. Nồng độ ban đầu của Xanh metylen ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất khử COD của vật liệu?
Khi nồng độ chất màu ban đầu tăng lên, hiệu suất xử lý có xu hướng giảm. Cụ thể, ở nồng độ Xanh metylen $3\text{ mg/l}$, hiệu suất xử lý COD đạt $57%$, trong khi ở nồng độ cao hơn là $15\text{ mg/l}$, hiệu suất xử lý COD giảm xuống còn $36%$ do các phân tử phẩm màu che chắn ánh sáng tiếp xúc với các trung tâm quang xúc tác trên bề mặt vật liệu.
4. Hiệu quả xử lý COD của vật liệu dưới nguồn sáng UV và đèn compact 11W khác nhau ra sao sau 150 phút?
Dưới bức xạ đèn UV, vật liệu đạt hiệu suất khử COD là $86%$ (COD giảm từ $144\text{ mg/l}$ xuống còn $24\text{ mg/l}$). Dưới nguồn sáng khả kiến từ đèn compact 11W, hiệu suất khử COD đạt $72%$ (COD giảm từ $144\text{ mg/l}$ xuống còn $48\text{ mg/l}$). Kết quả này chứng minh vật liệu có hoạt tính quang xúc tác mở rộng sang cả vùng ánh sáng nhìn thấy.
5. Chất mang đá ong được sơ chế và xử lý kích thước hạt như thế nào trước khi phủ $\text{TiO}_2$?
Đá ong tự nhiên được đập nhỏ, rửa sạch bằng nước cất, ngâm biến tính trong 4 giờ, rửa bằng dung dịch $\text{HCl}\text{ 4M}$, sấy khô ở $100^\circ\text{C}$ trong 12 giờ, sau đó được nghiền và sàng lọc qua rây để thu lấy phân đoạn hạt có kích thước $\le 0{,}5\text{ mm}$.
Kết luận
Khóa luận đã chế tạo thành công vật liệu quang xúc tác nano $\text{TiO}_2$ cố định trên chất mang đá ong biến tính bằng phương pháp sol-gel citrate kết hợp rung siêu âm và nung ở $550^\circ\text{C}$ trong 3 giờ với tỉ lệ mol $\text{CA}/\text{TiCl}_4$ tối ưu là $1{,}2:1$. Vật liệu tổng hợp thể hiện độ che phủ tinh thể đồng đều, hàm lượng $\text{Ti}$ đạt $49{,}22%$ và có khả năng xử lý hiệu quả phẩm màu Xanh metylen với hiệu suất khử COD đạt $86%$ dưới đèn UV và $72%$ dưới đèn compact 11W sau 150 phút phản ứng. Nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi của việc sử dụng khoáng vật đá ong sẵn có làm chất mang giá rẻ, mở ra hướng ứng dụng công nghệ quang xúc tác dị thể thân thiện với môi trường trong xử lý nước thải dệt nhuộm.