Nghiên cứu và Ứng dụng Vật liệu Nano Oxit Hỗn Hợp Fe2O3 – Mn2O3 trong Xử Lý Chất Ô Nhiễm

• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Quang Trung
• Trường học: Trường Đại học Quy Nhơn
• Chuyên ngành: Khoa học Tự nhiên
• Đề tài: Nghiên cứu và Ứng dụng Vật liệu Nano Oxit Hỗn Hợp Fe2O3 – Mn2O3 trong Xử Lý Chất Ô Nhiễm
• Loại tài liệu: luận án

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật
• 1.2. Một số khái niệm về thuốc bảo vệ thực vật
• 1.3. Phân loại thuốc bảo vệ thực vật
• 1.4. Thực trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật ở Việt Nam
• 1.5. Tác hại của thuốc bảo vệ thực vật phốt pho hữu cơ
• 1.6. Giới thiệu chung về một số chất ô nhiễm nghiên cứu
• 1.7. Tính chất hóa lý của một số chất màu hữu cơ
• 1.8. Tính chất hóa lý của parathion, fenitrothion
• 1.9. Các phương pháp xử lí chất màu và hóa chất BVTV phốt pho hữu cơ trong nước thải nông nghiệp
• 1.9.1. Phương pháp hấp phụ
• 1.9.2. Phương pháp sinh học
• 1.9.3. Phân hủy bằng các tác nhân oxi hóa
• 1.9.4. Phân hủy bằng các quá trình oxi hóa nâng cao
• 1.9.5. Quá trình quang xúc tác phân hủy các chất màu hữu cơ và hóa chất BVTV phốt pho hữu cơ
• 1.9.5.1. Khái niệm chung về quá trình quang xúc tác
• 1.9.5.2. Giới thiệu vật liệu Fe2O3 – Mn2O3 trong xử lí chất ô nhiễm
• 1.9.5.3. Tình hình nghiên cứu xử lí các chất hữu cơ mang màu và hóa chất BVTV ở Việt Nam
• 1.10. Các phương pháp chế tạo vật liệu Fe2O3 – Mn2O3
• 1.10.1. Phương pháp thủy nhiệt
• 1.10.2. Phương pháp đồng kết tủa
• 1.10.3. Phương pháp sol gel
• 1.10.4. Phương pháp tổng hợp đốt cháy
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phương pháp tổng hợp vật liệu
• 2.1.1. Tổng hợp vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3
• 2.1.2. Tổng hợp vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 trên chất mang rGO
• 2.2. Các phương pháp xác định đặc trưng vật liệu
• 2.2.1. Phương pháp phân tích nhiệt (DTA, TGA)
• 2.2.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
• 2.2.3. Phổ tán sắc năng lượng (EDS)
• 2.2.4. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) và hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 2.2.5. Phương pháp đo diện tích bề mặt (BET)
• 2.2.6. Phương pháp xác định điểm điện tích không của vật liệu
• 2.3. Nghiên cứu khả năng phân hủy các chất ô nhiễm của vật liệu
• 2.3.1. Khảo sát khả năng phân hủy MO, MB của vật liệu hỗn hợp quang xúc tác cấu trúc nano Fe2O3 – Mn2O3
• 2.3.2. Nghiên cứu khả năng phân hủy hóa chất BVTV của vật liệu hỗn hợp quang xúc tác cấu trúc nano (Fe2O3 – Mn2O3)/rGO
• 2.4. Các phương pháp phân tích các chất ô nhiễm nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp trắc quang xác định hàm lượng MO, MB trong mẫu nghiên cứu
• 2.4.2. Phương pháp sắc kí lỏng xác định các chất trung gian hình thành trong quá trình phân hủy MO, MB
• 2.4.3. Phương pháp GC/MS xác định nồng độ parathion, fenitrothion trong mẫu nghiên cứu
• 2.5. Kết quả và thảo luận
• 2.5.1. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3
• 2.5.1.1. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 với tác nhân tạo gel là axit tactric
• 2.5.1.2. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 với tác nhân tạo gel là PVA và axit tactric
• 2.5.1.3. So sánh, lựa chọn tác nhân tạo gel để tổng hợp vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3
• 2.5.2. Ứng dụng quá trình quang xúc tác phân hủy một số chất ô nhiễm với hỗn hợp nano oxit Fe2O3 – Mn2O3 lựa chọn tổng hợp với tác nhân tạo gel AT và PVA
• 2.5.3. Ứng dụng quá trình quang xúc tác phân hủy MO của các đơn nano oxit Fe2O3, Mn2O3 và nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3
• 2.5.4. Ứng dụng quá trình quang xúc tác phân hủy MB của các đơn nano oxit Fe2O3, Mn2O3 và nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3
• 2.5.5. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3/rGO
• 2.5.6. Khảo sát quá trình phân hủy parathion và fenitrothion trong môi trường nước của vật liệu Fe2O3 – Mn2O3/rGO
• 2.5.6.1. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy parathion
• 2.5.6.2. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy fenitrothion
• 2.5.6.3. So sánh khả năng quang xúc tác phân hủy của vật liệu Fe2O3 – Mn2O3 và Fe2O3 – Mn2O3/rGO
• 2.5.6.4. Khả năng tái sử dụng của vật liệu Fe2O3 – Mn2O3/rGO trong quá trình quang xúc tác phân hủy parathion, fenitrothion
• DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
• MỞ ĐẦU

I. Tổng quan về Nghiên cứu Vật liệu Nano Oxit Hỗn Hợp Fe2O3 Mn2O3

Nghiên cứu về vật liệu nano đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong khoa học vật liệu. Oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 được xem là một trong những vật liệu tiềm năng trong việc xử lý chất ô nhiễm. Vật liệu này không chỉ có khả năng hấp thụ ánh sáng mà còn có tính chất xúc tác mạnh mẽ, giúp phân hủy các chất độc hại trong môi trường nước.

1.1. Đặc điểm và Tính chất của Vật liệu Nano Oxit

Vật liệu nano oxit Fe2O3 – Mn2O3 có cấu trúc tinh thể đặc biệt, giúp tăng cường khả năng xúc tác. Tính chất hóa lý của vật liệu này cho phép nó hoạt động hiệu quả trong các quá trình xử lý nước thải.

1.2. Lịch sử Nghiên cứu Vật liệu Nano trong Xử lý Chất Ô Nhiễm

Nghiên cứu về vật liệu nano đã bắt đầu từ những năm 1990, với nhiều ứng dụng trong xử lý chất ô nhiễm. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 có khả năng phân hủy hiệu quả các chất độc hại trong nước.

II. Vấn đề Ô Nhiễm Môi Trường và Thách Thức Hiện Nay

Ô nhiễm môi trường là một trong những thách thức lớn nhất mà nhân loại đang phải đối mặt. Các chất ô nhiễm như thuốc bảo vệ thực vật và hóa chất công nghiệp đang gây ra những tác động nghiêm trọng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc tìm kiếm các giải pháp hiệu quả để xử lý các chất ô nhiễm này là rất cần thiết.

2.1. Nguyên nhân và Hệ quả của Ô Nhiễm Môi Trường

Nguyên nhân chính của ô nhiễm môi trường bao gồm sự phát triển công nghiệp, nông nghiệp và đô thị hóa. Hệ quả của ô nhiễm không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn làm suy giảm chất lượng nước và đất.

2.2. Các Chất Ô Nhiễm Chính trong Nước Thải

Các chất ô nhiễm chính trong nước thải bao gồm thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Những chất này không chỉ gây hại cho môi trường mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

III. Phương pháp Nghiên cứu và Giải pháp Xử lý Chất Ô Nhiễm

Để xử lý các chất ô nhiễm, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Trong đó, phương pháp sử dụng vật liệu nano như Fe2O3 – Mn2O3 cho thấy hiệu quả cao trong việc phân hủy các chất độc hại. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết hợp các phương pháp khác nhau có thể nâng cao hiệu quả xử lý.

3.1. Phương pháp Quang Xúc Tác trong Xử lý Chất Ô Nhiễm

Phương pháp quang xúc tác sử dụng ánh sáng để kích hoạt các phản ứng hóa học, giúp phân hủy các chất ô nhiễm. Vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 đã được chứng minh là có khả năng xúc tác mạnh mẽ trong quá trình này.

3.2. Phương pháp Hấp Phụ và Ứng dụng của Vật liệu Nano

Phương pháp hấp phụ sử dụng vật liệu nano để hấp thụ các chất ô nhiễm từ nước. Vật liệu Fe2O3 – Mn2O3 có khả năng hấp phụ cao, giúp loại bỏ hiệu quả các chất độc hại trong nước thải.

IV. Ứng dụng Thực tiễn của Vật liệu Nano trong Xử lý Chất Ô Nhiễm

Vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 đã được ứng dụng trong nhiều nghiên cứu thực tiễn để xử lý các chất ô nhiễm trong nước. Kết quả cho thấy vật liệu này có khả năng phân hủy hiệu quả các chất độc hại, góp phần bảo vệ môi trường.

4.1. Kết quả Nghiên cứu về Khả năng Phân Hủy Chất Ô Nhiễm

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng vật liệu Fe2O3 – Mn2O3 có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm như MO và MB với hiệu suất cao. Các thí nghiệm cho thấy thời gian phân hủy được rút ngắn đáng kể khi sử dụng vật liệu này.

4.2. Ứng dụng trong Thực tiễn tại Việt Nam

Tại Việt Nam, việc ứng dụng vật liệu nano trong xử lý nước thải đang được nghiên cứu và triển khai. Các kết quả ban đầu cho thấy hiệu quả cao trong việc xử lý các chất ô nhiễm từ nông nghiệp và công nghiệp.

V. Kết luận và Tương lai của Nghiên cứu Vật liệu Nano

Nghiên cứu về vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 mở ra nhiều triển vọng trong việc xử lý chất ô nhiễm. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại những giải pháp hiệu quả hơn cho vấn đề ô nhiễm môi trường.

5.1. Triển vọng Nghiên cứu và Phát triển

Triển vọng nghiên cứu về vật liệu nano trong xử lý chất ô nhiễm rất lớn. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và khả năng tái sử dụng của vật liệu.

5.2. Tầm quan trọng của Nghiên cứu trong Bảo vệ Môi Trường

Nghiên cứu về vật liệu nano không chỉ giúp xử lý chất ô nhiễm mà còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Việc phát triển các công nghệ mới sẽ là chìa khóa cho một tương lai bền vững.