Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng trong nước bằng vật liệu ZIF-67/rGO

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tổng quan vật liệu khung hữu cơ kim loại

1.2. Vật liệu zeolitic imidazole framework-67 (ZIF-67)

1.3. Giới thiệu về graphite, graphite oxide/graphene oxide và graphene oxide dạng khử

1.3.1. Graphite

1.3.2. Graphite oxide và graphene oxide

1.3.3. Vật liệu graphene oxide dạng khử (rGO)

1.4. Giới thiệu về ion kim loại nặng Pb(II) và Cu(II)

1.4.1. Giới thiệu sơ lược về các kim loại nặng

1.4.2. Nguồn gốc và tác hại của nước nhiễm kim loại nặng đối với sức khỏe con người

1.4.3. Tình trạng ô nhiễm nguồn nước bởi kim loại nặng

1.4.4. Giới thiệu về ion kim loại nặng Pb(II)

1.4.5. Giới thiệu về ion kim loại nặng Cu(II)

1.5. Các phương pháp xử lý ion kim loại nặng trong nước

1.5.1. Phương pháp kết tủa hoá học

1.5.2. Phương pháp trao đổi ion

1.5.3. Phương pháp điện hoá

1.5.4. Phương pháp sinh học

1.5.5. Phương pháp hấp phụ

1.6. Tổng quan phương pháp hấp thụ

1.6.1. Khái niệm hấp phụ - giải hấp

1.6.2. Hấp phụ trong môi trường nước

1.6.3. Động học quá trình hấp phụ

1.6.4. Các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Hóa chất và dụng cụ

2.2. Dụng cụ và thiết bị

2.3. Tổng hợp vật liệu

2.3.1. Tổng hợp graphite oxide (GrO) và graphene oxide (GO)

2.3.2. Tổng hợp vật liệu graphene oxide dạng khử (rGO)

2.3.3. Tổng hợp vật liệu ZIF-67

2.3.4. Tổng hợp vật liệu ZIF-67/rGO

2.4. Đặc trưng vật liệu

2.4.1. Xác định điểm đẳng điện của vật liệu

2.4.2. Xây dựng đường chuẩn của Pb(II) và Cu(II)

2.5. Thử khả năng hấp phụ Pb(II) và Cu(II) của vật liệu

2.6. Khảo sát quá trình hấp phụ Pb(II) và Cu(II) của vật liệu ZIF-67/rGO

2.6.1. Ảnh hưởng của pH dung dịch. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ

2.6.2. Ảnh hưởng của hàm lượng vật liệu

2.6.3. Ảnh hưởng của nồng độ

2.6.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ

2.7. Giải hấp và tái sử dụng vật liệu

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả xác định đặc trưng vật liệu

3.1.1. Kết quả đo diện tích bề mặt bằng phương pháp BET

3.1.2. Kết quả xác định điểm đẳng điện

3.1.3. Xây dựng đường chuẩn của Pb(II) và Cu(II)

3.2. Thử khả năng hấp phụ Pb(II) và Cu(II) của các loại vật liệu

3.3. Khảo sát quá trình hấp phụ Pb(II) và Cu(II)

3.3.1. Ảnh hưởng của pH

3.3.2. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ của Pb(II) và Cu(II)

3.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng vật liệu hấp phụ

3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ

3.3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ

3.4. Tái sử dụng vật liệu

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng trong nước

Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng trong nước là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ xử lý nước ô nhiễm. Các ion kim loại nặng như Pb(II) và Cu(II) có thể gây hại cho sức khỏe con người và môi trường. Việc tìm kiếm các vật liệu hấp phụ hiệu quả là cần thiết để giảm thiểu ô nhiễm. Vật liệu ZIF-67/rGO đã được chứng minh là có khả năng hấp phụ cao, nhờ vào cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn.

1.1. Tầm quan trọng của việc xử lý nước ô nhiễm

Nước ô nhiễm chứa ion kim loại nặng có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Việc xử lý nước ô nhiễm là cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

1.2. Các phương pháp xử lý nước hiện nay

Có nhiều phương pháp xử lý nước ô nhiễm, bao gồm kết tủa hóa học, trao đổi ion, và hấp phụ. Trong đó, hấp phụ được coi là phương pháp hiệu quả và kinh tế.

II. Vấn đề ô nhiễm nước bởi ion kim loại nặng

Ô nhiễm nước bởi ion kim loại nặng đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng trên toàn cầu. Các nguồn ô nhiễm chủ yếu đến từ hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Các ion như Pb(II) và Cu(II) không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn gây hại cho sức khỏe con người.

2.1. Nguồn gốc ô nhiễm nước

Nước ô nhiễm thường xuất phát từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Các chất thải này chứa nhiều ion kim loại nặng độc hại.

2.2. Tác động của ion kim loại nặng đến sức khỏe

Ion kim loại nặng như Pb(II) và Cu(II) có thể gây ra nhiều bệnh tật nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, thận và các cơ quan khác.

III. Phương pháp nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng

Phương pháp nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng bằng vật liệu ZIF-67/rGO bao gồm tổng hợp vật liệu, xác định đặc trưng và khảo sát khả năng hấp phụ. Các yếu tố như pH, thời gian, nồng độ và nhiệt độ đều ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ.

3.1. Tổng hợp vật liệu ZIF 67 rGO

Quá trình tổng hợp ZIF-67/rGO được thực hiện thông qua các phương pháp hóa học, đảm bảo vật liệu có cấu trúc và tính chất tối ưu cho việc hấp phụ.

3.2. Xác định đặc trưng vật liệu

Các phương pháp như XRD, IR và BET được sử dụng để xác định cấu trúc và tính chất của vật liệu ZIF-67/rGO, từ đó đánh giá khả năng hấp phụ.

IV. Kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ của ZIF 67 rGO

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu ZIF-67/rGO có khả năng hấp phụ cao đối với các ion kim loại nặng như Pb(II) và Cu(II). Các yếu tố như pH và nồng độ ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất hấp phụ.

4.1. Khả năng hấp phụ của ZIF 67 rGO

ZIF-67/rGO cho thấy khả năng hấp phụ vượt trội đối với ion Pb(II) và Cu(II), nhờ vào cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn.

4.2. Ảnh hưởng của pH và nồng độ

Nghiên cứu chỉ ra rằng pH và nồng độ ion kim loại nặng có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất hấp phụ của vật liệu ZIF-67/rGO.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng bằng vật liệu ZIF-67/rGO mở ra hướng đi mới trong công nghệ xử lý nước. Với khả năng hấp phụ cao, vật liệu này có thể được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giải pháp hiệu quả hơn cho vấn đề ô nhiễm nước.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy ZIF-67/rGO là vật liệu tiềm năng trong việc hấp phụ ion kim loại nặng, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm nước.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện khả năng hấp phụ của vật liệu và mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.