BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH KHOA HÓA HỌC Định Thanh Phương COMPOSITE CuFe20,4/ZnO KHOA LUAN TOT NGHIEP Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH KHOA HÓA HỌC Định Thanh Phương COMPOSITE CuFe20,4/ZnO Chuyén nganh: Su pham Héa hoc Ma nganh: 7140212 KHOA LUAN TOT NGHIEP NGƯỜI HUONG DAN KHOA HỌC: ThS. TRUONG CHi HIEN Thanh phố Hồ Chi Minh, tháng 5 năm 2024 LỜI CÁM ƠN Kinh gửi Hội đồng Khoa học vả các Thay Cô. Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn đến tập thé thay, cô giảng viên khoa Hóa học trường Đại học Sư Phạm Thành Phố Hỗ Chí Minh đã nhiệt tình giảng đạy và cung cấp kiến thức nền tảng phục vụ cho quá trình học tập và nghiên cứu. Đặc biệt em xin gửi lời cam ơn sâu sắc đến Ths.
Trương Chí Hiền, người đã tận tình hướng dẫn, cung cấp kiến thức quý báu va động viên em không ngừng nỗ lực trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Bên cạnh đó em cũng không quên tri ân gia đình mình, luôn là chỗ dựa tinh than vững chắc và ủng hộ em hết mình để em có thẻ tập trung vào việc học tập và nghiên cứu. Sự hi sinh và tình yêu thương không điều kiện của họ là nguồn động viên lớn lao giúp em vượt qua mọi khó khăn. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn bạn bé va các anh chi đã luôn bên cạnh, sẵn sảng chia sẻ kiến thức và cùng nhau trao đôi, học hỏi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM DOAN Tôi xin cam đoan rang luận văn này 1a công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những kết quả, dữ liệu, và thông tin được trình bày trong luận văn đều là sản phẩm của qua trình nghiên cứu và làm việc cá nhân của tôi, trừ những nguồn tham khảo được chi rõ trong phân tài liệu tham khảo. Tôi cam kết rằng tôi đã tuân thủ đầy đủ các quy tắc đạo đức trong nghiên cứu khoa học va không sao chép hoặc vi phạm quyền sở hữu trí tuệ của người khác. Tôi chịu hoàn toàn trách nhiệm ve tính chính xác và độ tin cậy của nội dung trong luận văn này.
Ký tên: Ngày: MỤC LỤC LỚI CÁMỮN sscsisssscecssssssssscccsssssssasiveussssssssssvvesssssesscouvssssssasesvvessssssescovasstssnsseunsssisnts i LỆ CAM ĐỒN sssccsssssscssscsssssssassszcassssssessscassasssssssccsasssssssssscassssssssssinssssssssassssasssssss ii MUC LUC225514. ÔỎ iii DANH MỤC CHỮ VIET TAT, KỶ HRUGU wasssssssssssscsssssssssssssasssscsssssssssssssssssssssisons vi DANH MUC HÌNH AINE ssssssssssscessassssssssscsussarsesnassucsanssasacssaviaucssnaseassanasssassaaasiase: vii DANH MUC BĂNG BIDU ssscsscsssssscsssssscsssssssescsssssscsssssscsstessssscsssssscoscssscasssssisscsses viii DONS A ssscscsscasssczsesonesssscecsecsassonecesncsseancasszuzzstaccesssssasocassonqussnzsssnszasseuszansssssnaazsieessens | 1. Tính cấp thiết của đề tải. Mục tiêu nghiÊH:CỨU:.
Nội dung nghiên CỨU.044 3 SuIITông hon/v0Hilifk.2 Nghiên cứu đặc trưng tính chất MU HỆ NỈ: iscccscssczsis2g5522125552251555655356555588552556555 3 3.3 Đánh giá hoạt tính xúc tác của vật liỆu. Các phương pháp nghiên CỨU. HH ng nh TH ng nưp CHƯƠNGH.,TÔNG QUAN siaseneseniineonntiiniiiiiiiisi40118016140086011180 5 W) MCC ria aman fh ao NOUN sss cccccascezccaszssccescesscecesecssccazcesceasseasneascessnesssecazoast 5 1.2 Tông quan về methylene blue.1 Tính chất của methylene blue.--2-2s££zz©xee+szzxzz+rzzcrzcee 6 1.2 Ứng dụng của methyelen blue.3 Tông quan về vật BGG 120 si secsssccssscccacccasssscscasssasccssaccsaccsisesiseaissasisesincsszses 9 USUI Tĩnh ChB Cis CUP CA csssssisscsssassssicsssssssssssrssisnanesnsnenmnnnnnmanes 9 Ï3:20Upttlimp een a esses czas cceacsczscacccsacnnyssnnaasncccosscssccquocssoosasnasss II 1.4 Tông quan về quy trình oxi hóa bậc cao (Advanced oxidation processes — (PÌiccccciciisiiseeirerareostssssza22351552553235555525555555555158558535528855855553355338535355855853755555585558 11 1 AN GGT VO AO PS isscssssisssisscivescstsscossnsssnssiitaieciesntsnsineaienaneiiaitis 11 1.2 Kích hoạt peroxymonosulfate — PMS.3 Cơ chế kích hoạt PMS cúa CuF€3O¿.4 Cai thiện khả năng hoạt hóa peroxymonosulfate của CuFezÕ+. 13 J:5:TìnhiHình:p0gBi1ên cứu Cons BƯỚÊ::ocoocioaooioiỷiisoiiniiitii1514111131813855118551685885 15 1:6: Tình hình nghiên cứu ngoadi NGC iississsisssisssssscsssssssnsisasssassicaisessiasiivaisasssseaies 16 CHƯƠNGS.THƯCNGHIỆM sisissccsssssssccssessssssccssssssssescossssesstesssssasesitecssssaineatesse 19 2.1H6a chat, dung cu 0/0 60 0n.
19 2/ÏL1IHôRelif:o--eseseseereeereeieeorteetiestteg2ni00002600900203663010202021023912238550038800720683EH073885 19 ZN 2 DUDS CW si551555i55551555555315551583385555556555515555833885858551848195135ã53585588351688188155855885588 20 2:13 Thiết Đị:nsnsinnnnioiintitiiiiiitiBEB1230188013008881810388018381511830804188188810333858008 20 2.2 Quy trình điều chế vật liệu.1 Tông hợp vật liệu CuFe20, bằng phương pháp sol-gel.2 Tông hợp vật liệu CuFe20,/ZnO bằng phương pháp nung.3 Cac phương pháp phân tích đặc trưng vat liệu.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRRD).2 Phương pháp kính hiền vi điện tử quét (SEM).3 Phương pháp pho tán sắc năng lượng tia X (EDX).4 Phương pháp quang phô hồng ngoại biến đổi (FT-IR).5 Phương pháp quang phô hap thụ tử ngoại — khả kiến (UV-Vis).4 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ methylene blue.5 Thí nghiệm đánh gia kha nang phân hủy methylen blue trong hệ xúc tác dị thể CuFe204/ZnO/PMS vả các yêu tô ảnh hưởng. 5 << se eeeeeexeeee 25 CHƯƠNG 3. KET QUÁ VÀ THẢO LUẬN.1 Kết quả khảo sát phỏ tán xạ tia X (XRD).2 Kết quả khảo sát phô tán sắc năng lượng tia X (EDX).3 Kết quả khảo sát ảnh hiện vi điện tử quét SEM.4 Kết quả khảo sát phô hồng ngoại biến đôi FT-IR.5 Khảo sát nhiệt độ nung tôi ưu cho vật liệu CEO/Z-I0%%.6 Khao sát lượng ZnO pha tạp vào vật liệu CuFe+ÖÕ4.7 Khao sát qua trình phan hay methylene blue của hệ xúc tác CFOZ-10%/PMS T01 0011010000000000016500000000200000010002020022 610i 34 BT Pci ige A ĐT pcnisteetieiiteiaiioooi0002010121022160231023102112213805182518635180308837868 34 37. Ảnhirởng của nông độ PMS \essisssssssssossscssssasssssiessssessssssseasssssassinsosisesass 37 iv 3.3 Ảnh hưởng của ham lượng CEO Z~-0%.4 Ảnh hưởng của nông độ MB.5 Anh hưởng của các anion VÔ CO .- cv tt tt ercvvrrsrrrerrrssrrs 40 3.8 Khảo sát vai trò của các gốc OF WO ¡:::122212115123118641285125318231358135815535588385158658ã6585 42 3.9 So sánh với các nghiên cứu kHiáC.
si 43 CHƯƠNG 4: KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ .---sccosecosecsse 45 "ca số 6.eằ=ẽêễêẽ-sẽễêẽẰ=ẽễẽằẽesẽs.Seẽ5ẽẽẽẽằẽm 46 EHH TƯ su ingeneeieeoieitiiiiietoioiictiicg0120001060000661030133631300302581386302636385008 56 Phụ lục A: Giản đồ nhiễu xạ tia X .csscseecssseessseesssssecsssesesseeessssesssneessneesssneeesneeeess 56 Phụ lục B: Kết quả phân tích EDX.ccccsssssesssessssssesssesssesssessvessvessvsssesesveesvensvensee 57 File C= Ge cud phân teh SEMA ssssissassssssssssssssssvscssssessssssvsssssssssssssosisssasessiseosss 60 arn oy2 ld | noaeneeniooioiboiiaiiioit201020101210121186118211431083818821893188518858885 63 Phụ luc E: Hình ảnh vật liệu. - - - << 6< <1 2< 132 E312 211211220155 11 vs 64 Phụ lục F: Kết quả đo UV-vis.-2--2-©2s£©Se222£EEECEEECEEEeEEErEkerrxecrxecrkecrvee 65 V DANH MỤC CHU VIET TAT, KÝ HIỆU Viết tắt Tiếng Anh Tieng Việt AOP Advanced oxidation process Quy trình oxi hóa bậc cao CFOZ CuFe204/ZnO CFO CuFe20.4 CIP Ciprofloxacin EDX Energy dispersive X-ray Phô tán sắc năng lượng tia X spectroscopy FT-IR Fourier-transform infrared Quang phô hong ngoại biến đôi spectroscopy MB Methylene blue NHE Normal hydrogen electrode Điện cực hydrogen bình thường PHpze Point zero charge Điểm điện tích không SEM Scanning electron microscopy Hiển vi điện tử quét SR-AOP Sulfate radical — Advanced Quy trình oxi hóa bậc cao sự trên oxidation processes góc sulfate UV-vis Ultraviolet-Visible absorption Phô hap thụ tir ngoại — khá kiến spectroscopy XRD X-ray diffraction spectroscopy Phô nhiều xạ tia X Vi DANH MỤC HÌNH ANH Hit 0), tea tthe sansnennnonniioitiiiiiattttiiitititiiiiiitgÐi0tgititaiiatai 7 Hình 1. Công thức cộng hưởng của MB .Ặ-SĂ se seeeieeveieeexee 7 Hình 1. Dạng khử va dang oxi hóa của methylene blue.
Ô mạng tỉnh thé của CuFezOx. Sơ đồ tang hợp CulFfezOs/ZnO.-csc 2s 22s 22sExsctrrrrrertrrrrrcrrrcrree 21 Hình 2. Biêu đồ đường chuân dung dịch MB. Giản đồ XRD của mẫu CFOZ-10%%.
Phd EDX của mẫu vật liệu CEOZ. Anh FE-SEM của mẫu CFOZ-10% (a), (c) va CFO (b), (đ). Phổ FT-IR cùa vật liệu CFOZ-10%. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hiệu suất phân hủy MB của hệ xúc tác ÂU)” 141402014051/421004010930102)003010930141312313019101605014911939105912130530395503115151)2513/00372314235173139253135 3] Hình 3.
Ảnh hưởng của ti lệ khối lượng ZnO va CFO đến hiệu suất phân hủy MB 483öã483353852839555553384653551559338ã8ã388538ã3834838ã651ãã3ãg53585835535838348538388553853555ã95368ã35585188558338858358 32 Hình 3. Đồ thị xác định điểm đăng điện (pHpzc) của vật liệu CFOZ- 10%. Ảnh hưởng của pH (a) và tốc độ tương ứng (b) đến hiệu suất phân hủy MB của hệ xúc tác CFOZ-10%/PMS. HH giưn 35 Hình 3.
Ảnh hưởng của nồng độ PMS (a) va tốc độ tương ứng (b) đến hiệu suất phân hủy MB của hệ xúc tác CFOZ-10%/PMS. Ảnh hưởng của lượng CFZ-10% (a) và tốc độ tương ứng (b) đến hiệu suất phân hủy methylene blue của hệ xúc tác CFOZ-10%/PMS. Ảnh hưởng của nồng độ MB ban đầu (a) và tắc độ tương ứng (b) đến hiệu suất phân hủy methylene blue của hệ xúc tác CFOZ-10%/PM&. Ảnh hướng của các anion vô cơ (a) và tốc độ tương ứng (b) đến hiệu suất phân hủy MB của hệ xúc tác CFOZ-10%4/PMS.
Ảnh hưởng bởi sự có mặt của các chất bắt gốc tự do khác nhau đến hiệu §untipfiônihiiriMIBIo ác se ss622122662208210021002200220022102250225129/0020171021212128225512331033002 42 Vil DANH MỤC BANG BIEU Bảng 1. Các công trình nghiên cứu trong nưỚC. Cac cong trình nghiên cứu ngoài nước .---cc<«cxe<eeeeeeeree 16 Bang 2. Danh mục các hóa chat sử UUng.
Danh mục các dung cụ sử dung. eee eeeeeeeceeeeeeeeeseeeceecentenseeeeeceeee 20 Bảng 2. Danh mục các thiết bị sử AUNg. Bảng pha dụng dịch chuẩn xây dựng đường chuân xác định nông độ MB, khoang tuyén tinh 0100) 2M.
Tỉ lệ các nguyên tố từ kết quả đo phê EDX của CFOZ-10%. Khảo sát phương trình động học. Giá trị hằng số tốc độ phân hủy động học bậc 1 của MB theo các hệ xúc tác (khác THấU:::::::c:::x:icstccsi120116011121202311515655568556655665160596358283565956535523552395839553358338853558 33 Bảng 3.4, Bang minh họa mỗi liên hệ sự phụ thuộc của hệ CFOZ-10%/PMS vào pH sageusdeuassussseesucassusaesesucassiaasseussausaeassieassesausasisuesuaassasaneasssaeveagueesivacteadusasdeaaiseadcaasacasseasise 36 Bang 3. So sánh kết qua phân hủy MB của hệ CFOZ-10%/PMS với các hệ xúc tRG PMNSIKHiÔiiiiiiiiiiiiiiiitisiti21045311111153513ã11346355855655158593ã395518856556555555595598559855855558685655588 44 Vill MỞ DAU 1.
Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, sự ô nhiễm môi trường nước toàn cầu bởi các chất hữu cơ khó phân hủy vẫn là một trong những thách thức lớn với các nước trên thể giới nói chung và Việt Nam nói riêng trong thé kỷ 21. Ô nhiễm nước ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người, môi trường, hệ sinh thái, kinh tế và phúc lợi xã hội [1]. Nhiều chất 6 nhiễm như phâm nhuộm công nghiệp, dược phầm. hóa chất nông nghiệp, chat thải tử nhà máy lọc dau được phát hiện nhiều trong nước thải.
Da số những chat ô nhiễm trên đều là những chất độc hai, gây ra các van dé nghiêm trong cho hệ sinh thái kẻ cả khi ở nồng độ thấp [2]. Thuốc nhuộm là một trong những hóa chất phô biến xuất hiện trong nước thai từ các khu công nghiệp. Quá trình phân hủy sinh học của các thuốc nhuộm nay là một quá trình rất chậm vi cau trúc có chứa vòng thơm và chúng có kha năng chịu nhiệt, ánh sáng và hóa chất. Chính vì vậy, cần thiết phải loại bỏ những loại thuốc nhuộm khó phân hủy ra khỏi nước thải trước khi đưa chúng ra môi trường nước tự nhiên.
Nhiều phương pháp được thiết kế và phát triển dé xử lý các chất gây ô nhiễm nước như phương pháp hap phụ, lang, đông tụ, keo tu, lọc mang, chưng cắt, trao đôi ion, kết tinh, siêu lọc, thâm thấu ngược, điện phân và điện phân. Tuy nhiên, đa phan các phương pháp trên không có khả năng phân hủy hoàn toàn chất ô nhiễm hoặc tạo ra chat ô nhiễm thứ cấp không thẻ tách ra sau khi xử lý nước [3]. Gần đây, quy trình oxi hóa bậc cao (Advanced oxidation processes — AOPs) được ứng dung rộng rãi trong xử lý nước nhờ khả năng phân hủy tốt các chất hữu co 6 nhiễm bang cách tạo ra các gốc tự do hoạt động. So với phản ứng Fenton truyền thông, quy trình oxi hóa bậc cao dựa trên sự kích hoạt PMS có thé tạo ra gốc tự do hoạt tính cao hơn (SO7” với E’ =2,5 - 3,1V/NHE trong khi -OH với E’ =2,5V/NHE) [4], [5].
Một ưu điểm khác đó chính là AOPs có thê thích ứng với khoảng pH rộng hon so với phản ứng Fenton truyén thong.