Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu TiO2-Fe2O3/GNP từ quặng ilmenite và graphit để xử lý Cr(VI) trong nước thải công nghiệp

• Tác giả: Trương Ngọc Tuấn
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Hoài Phương
• Trường học: Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu TiO2-Fe2O3/GNP từ quặng ilmenite và graphit định hướng chuyển hóa Cr(VI) trong nước thải công nghiệp quốc phòng
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu vật liệu TiO2 Fe2O3 GNP từ quặng ilmenit

Nghiên cứu tổng hợp vật liệu TiO2-Fe2O3/GNP từ quặng ilmenit và graphit đang trở thành một trong những hướng đi quan trọng trong việc xử lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt là Cr(VI) trong nước thải công nghiệp. Vật liệu này không chỉ có khả năng hấp phụ tốt mà còn có tính năng quang xúc tác mạnh mẽ, giúp chuyển hóa các ion kim loại nặng thành dạng ít độc hại hơn. Việc sử dụng quặng ilmenit và graphit làm nguyên liệu chính không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn tận dụng nguồn tài nguyên sẵn có trong nước.

1.1. Đặc điểm của quặng ilmenit và graphit trong nghiên cứu

Quặng ilmenit (FeTiO3) là nguồn cung cấp chính cho TiO2 và Fe2O3, có trữ lượng lớn tại Việt Nam. Graphit, với cấu trúc hai chiều, cung cấp nền tảng cho việc tổng hợp graphen nanoplatelets (GNP), giúp tăng cường tính chất quang xúc tác của vật liệu.

1.2. Tính chất và ứng dụng của vật liệu TiO2 Fe2O3 GNP

Vật liệu TiO2-Fe2O3/GNP có khả năng hấp phụ cao và hoạt tính quang xúc tác mạnh, cho phép xử lý hiệu quả các ion Cr(VI) trong nước thải. Ứng dụng của vật liệu này không chỉ giới hạn trong lĩnh vực xử lý nước mà còn có thể mở rộng sang các lĩnh vực khác như năng lượng và môi trường.

II. Vấn đề ô nhiễm Cr VI trong nước thải công nghiệp

Ô nhiễm Cr(VI) trong nước thải công nghiệp là một trong những vấn đề nghiêm trọng hiện nay. Cr(VI) có tính độc hại cao, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và môi trường. Việc xử lý hiệu quả Cr(VI) là một thách thức lớn đối với các nhà khoa học và kỹ sư môi trường.

2.1. Nguồn gốc và tác hại của Cr VI trong nước thải

Cr(VI) thường xuất hiện trong nước thải từ các ngành công nghiệp như sản xuất vật liệu nổ, thuộc da và chế biến kim loại. Nó có thể gây ra các bệnh lý nghiêm trọng như ung thư và tổn thương hệ thần kinh.

2.2. Các phương pháp xử lý Cr VI hiện nay

Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý Cr(VI) như phương pháp hóa học, sinh học và quang xúc tác. Tuy nhiên, các phương pháp này thường gặp khó khăn trong việc đạt hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí.

III. Phương pháp tổng hợp vật liệu TiO2 Fe2O3 GNP hiệu quả

Phương pháp tổng hợp vật liệu TiO2-Fe2O3/GNP từ quặng ilmenit và graphit được thực hiện thông qua các kỹ thuật hiện đại như thủy nhiệt. Phương pháp này không chỉ đơn giản mà còn giúp tối ưu hóa các tính chất của vật liệu.

3.1. Kỹ thuật thủy nhiệt trong tổng hợp vật liệu

Kỹ thuật thủy nhiệt cho phép tổng hợp vật liệu ở nhiệt độ và áp suất cao, giúp tăng cường tính chất quang xúc tác của TiO2-Fe2O3/GNP. Quá trình này cũng giúp kiểm soát kích thước và hình thái của vật liệu.

3.2. Đánh giá đặc tính vật liệu sau tổng hợp

Sau khi tổng hợp, vật liệu được đánh giá bằng các phương pháp phân tích hiện đại như XRD, SEM và BET để xác định cấu trúc, hình thái và diện tích bề mặt, từ đó đánh giá khả năng hấp phụ và quang xúc tác.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu TiO2-Fe2O3/GNP có khả năng chuyển hóa Cr(VI) hiệu quả trong nước thải công nghiệp. Việc ứng dụng vật liệu này trong thực tiễn sẽ góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

4.1. Hiệu quả xử lý Cr VI của vật liệu

Các thí nghiệm cho thấy vật liệu TiO2-Fe2O3/GNP có khả năng chuyển hóa Cr(VI) lên đến 90% trong điều kiện tối ưu. Điều này chứng tỏ tiềm năng ứng dụng của vật liệu trong xử lý nước thải.

4.2. Ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp

Vật liệu TiO2-Fe2O3/GNP có thể được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất vật liệu nổ và các ngành công nghiệp khác, giúp xử lý hiệu quả các chất thải độc hại trước khi thải ra môi trường.

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

Nghiên cứu tổng hợp vật liệu TiO2-Fe2O3/GNP từ quặng ilmenit và graphit đã mở ra hướng đi mới trong việc xử lý ô nhiễm Cr(VI) trong nước thải công nghiệp. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và mở rộng ứng dụng của vật liệu.

5.1. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc cải thiện hiệu suất quang xúc tác của vật liệu và nghiên cứu khả năng tái sử dụng của nó trong các quy trình xử lý nước thải.

5.2. Tác động đến môi trường và xã hội

Việc ứng dụng vật liệu TiO2-Fe2O3/GNP không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng, tạo ra một môi trường sống an toàn hơn cho thế hệ tương lai.