Nghiên cứu quang xúc tác hấp phụ Cr(VI) trong nước thải sử dụng vật liệu lai cacbon nanosheet/ZnO

• Tác giả: Dương Thị Thu Hà
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Lợi
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm - Đại Học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Quang Xúc Tác Hấp Phụ Xử Lý Cr(VI) Trong Nước Thải Sử Dụng Vật Liệu Lai Cacbon Nanosheet/ZnO
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Ý nghĩa của đề tài
• 1.3.1. Ý nghĩa trong khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về crom
• 1.1.1. Giới thiệu về crom
• 1.1.2. Ảnh hưởng của Cr(VI) đến sinh vật và con người
• 1.1.3. Một số nguồn gây ô nhiễm crom
• 1.1.4. Các phương pháp xử lý crom
• 1.1.4.1. Phương pháp hóa học
• 1.1.4.2. Phương pháp trao đổi ion
• 1.1.4.3. Phương pháp điện hóa
• 1.1.4.4. Phương pháp sinh học
• 1.1.4.5. Phương pháp hấp phụ
• 1.1.4.6. Phương pháp oxy hóa tăng cường
• 1.1.5. Vật liệu xúc tác quang ZnO
• 1.1.5.1. Tổng quan về vật liệu trấu biến tính ZnO
• 1.1.5.2. Giới thiệu về vỏ trấu
• 1.1.5.3. Than hoạt tính từ vỏ trấu
• 1.1.5.4. Vật liệu than trấu biến tính ZnO
• 1.1.5.5. Phương pháp quang xúc tác
• 1.1.6. Tình hình nghiên cứu xử lý crom
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Địa điểm và thời gian tiến hành
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp chế tạo và đánh giá vật liệu hấp phụ
• 2.4.2. Phương pháp phân tích kết quả
• 2.4.3. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất
• 2.4.4. Mô hình nghiên cứu thực nghiệm
• 2.4.5. Xác định điểm đẳng điện của vật liệu RHZ
• 2.4.6. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng quang xúc tác hấp phụ Cr(VI) của vật liệu RHZ
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Chế tạo vật liệu lai cacbon nanosheet/ZnO
• 3.2. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt, cấu trúc, thành phần hóa học của vật liệu hấp phụ RHZ
• 3.3. Kết quả nghiên cứu khả năng quang xúc tác hấp phụ của vật liệu
• 3.3.1. Xác định điểm đẳng điện của vật liệu hấp phụ
• 3.3.2. Khảo sát khả năng quang xúc tác hấp phụ Cr(VI) của vật liệu hấp phụ
• 3.4. Nghiên cứu xử lý nước thải xi mạ
• CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu quang xúc tác hấp phụ Cr VI

Nghiên cứu quang xúc tác hấp phụ Cr(VI) trong nước thải là một lĩnh vực quan trọng trong khoa học môi trường. Cr(VI) là một trong những chất ô nhiễm nguy hiểm nhất, có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe cho con người và động thực vật. Việc tìm kiếm các phương pháp hiệu quả để xử lý Cr(VI) trong nước thải là cần thiết để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Vật liệu lai cacbon nanosheet/ZnO đã được nghiên cứu như một giải pháp tiềm năng cho vấn đề này.

1.1. Ảnh hưởng của Cr VI đến sức khỏe con người

Cr(VI) được biết đến là chất gây ung thư, ảnh hưởng nghiêm trọng đến gan, phổi và thận. Nghiên cứu cho thấy, ngay cả nồng độ thấp của Cr(VI) cũng có thể dẫn đến các bệnh nguy hiểm. Theo IARC, Cr(VI) được xếp vào nhóm 1, là chất gây ung thư cho con người.

1.2. Tình hình ô nhiễm Cr VI trong nước thải

Nước thải từ các ngành công nghiệp như mạ, luyện kim thường chứa hàm lượng Cr(VI) cao. Việc xả thải không qua xử lý có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.

II. Thách thức trong xử lý Cr VI trong nước thải

Việc xử lý Cr(VI) trong nước thải gặp nhiều thách thức. Các phương pháp truyền thống như keo tụ, đông tụ thường không hiệu quả và có thể tạo ra bùn thải độc hại. Hơn nữa, các phương pháp này thường yêu cầu thời gian dài và chi phí cao. Do đó, cần tìm kiếm các giải pháp mới, hiệu quả hơn.

2.1. Nhược điểm của các phương pháp xử lý truyền thống

Các phương pháp như trao đổi ion và điện phân thường không đạt hiệu quả cao trong việc loại bỏ Cr(VI). Chúng cũng có thể tạo ra các chất thải thứ cấp, gây ô nhiễm thêm cho môi trường.

2.2. Nhu cầu về công nghệ mới trong xử lý nước thải

Công nghệ quang xúc tác đang nổi lên như một giải pháp tiềm năng. Việc kết hợp giữa hấp phụ và quang xúc tác có thể giúp xử lý Cr(VI) hiệu quả hơn, giảm thiểu ô nhiễm và chi phí.

III. Phương pháp nghiên cứu quang xúc tác hấp phụ Cr VI

Nghiên cứu sử dụng vật liệu lai cacbon nanosheet/ZnO để xử lý Cr(VI) trong nước thải. Phương pháp này kết hợp giữa khả năng hấp phụ của cacbon và tính quang xúc tác của ZnO, tạo ra một giải pháp hiệu quả cho việc loại bỏ Cr(VI).

3.1. Chế tạo vật liệu lai cacbon nanosheet ZnO

Vật liệu được chế tạo từ than trấu và ZnO nano, giúp tăng cường khả năng hấp phụ và quang xúc tác. Quá trình chế tạo bao gồm các bước như hoạt hóa và biến tính vật liệu.

3.2. Đánh giá hiệu quả quang xúc tác của vật liệu

Các thí nghiệm được thực hiện để khảo sát khả năng hấp phụ Cr(VI) của vật liệu. Kết quả cho thấy vật liệu có khả năng xử lý Cr(VI) hiệu quả dưới ánh sáng UV.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu lai cacbon nanosheet/ZnO có khả năng hấp phụ Cr(VI) cao, đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 40:2011/BTNMT. Việc ứng dụng công nghệ này trong thực tiễn có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm nước thải từ các nhà máy công nghiệp.

4.1. Hiệu suất xử lý Cr VI trong nước thải

Nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý Cr(VI) đạt trên 90% trong điều kiện tối ưu. Điều này chứng tỏ tính khả thi của vật liệu trong việc xử lý nước thải công nghiệp.

4.2. Ứng dụng công nghệ trong thực tiễn

Công nghệ quang xúc tác có thể được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy công nghiệp, giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường. Việc sử dụng vật liệu rẻ tiền như than trấu cũng góp phần giảm chi phí xử lý.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Nghiên cứu quang xúc tác hấp phụ Cr(VI) bằng vật liệu lai cacbon nanosheet/ZnO mở ra hướng đi mới trong xử lý nước thải. Công nghệ này không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường, hứa hẹn sẽ được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong tương lai.

5.1. Tương lai của nghiên cứu quang xúc tác

Nghiên cứu sẽ tiếp tục mở rộng để cải thiện hiệu suất và khả năng ứng dụng của vật liệu. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chế tạo và khảo sát các điều kiện hoạt động khác nhau.

5.2. Đóng góp cho bảo vệ môi trường

Công nghệ này không chỉ giúp xử lý Cr(VI) mà còn góp phần bảo vệ nguồn nước, giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Việc phát triển các vật liệu mới từ nguồn nguyên liệu tái chế cũng là một hướng đi bền vững.