Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự phát triển công nghiệp hóa và hiện đại hóa đã làm gia tăng lượng phát thải độc hại vào môi trường nước từ các ngành dệt nhuộm, luyện kim, mạ điện, sản xuất pin, dược phẩm và thuốc trừ sâu. Trong số các chất gây ô nhiễm, kim loại nặng thuộc nhóm độc hại hàng đầu do tính bền vững, khó phân hủy sinh học và khả năng tích tụ sinh học qua chuỗi thức ăn. Cụ thể, Chromium ($Cr$) tồn tại phổ biến trong nước thải công nghiệp dưới hai trạng thái oxy hóa chính là $Cr(III)$ và $Cr(VI)$. Trong khi $Cr(III)$ ít độc và là vi chất dinh dưỡng ở nồng độ vết, $Cr(VI)$ lại có tính oxy hóa rất mạnh và độc tính cao gấp nhiều lần. Việc tiếp xúc hoặc hấp thụ $Cr(VI)$ qua đường hô hấp, tiêu hóa và da có thể dẫn đến viêm loét dạ dày, tổn thương gan, suy thận, hoại tử mô và làm tăng nguy cơ ung thư biểu mô phế quản; tiếp xúc với nồng độ lớn hơn $200\text{ mg}\cdot\text{L}^{-1}$ có thể gây tử vong.

Để xử lý $Cr(VI)$ trong môi trường nước, nhiều phương pháp đã được áp dụng như kết tủa hóa học, trao đổi ion, tách màng, keo tụ - tạo bông và xử lý sinh học. Tuy nhiên, các kỹ thuật này thường tồn tại nhược điểm về chi phí vận hành, phát sinh bùn thải thứ cấp hoặc hiệu suất không triệt để. Phương pháp hấp phụ được đánh giá cao nhờ quy trình vận hành linh hoạt, tính chọn lọc và khả năng xử lý hiệu quả ở nồng độ cao ngay tại nhiệt độ phòng. Dù vậy, các vật liệu hấp phụ truyền thống (than hoạt tính, zeolite, oxide kim loại, chitosan) có diện tích bề mặt riêng hạn chế và thời gian đạt cân bằng kéo dài. Do đó, hướng nghiên cứu phát triển vật liệu khung hữu cơ - kim loại (Metal-Organic Frameworks - MOFs), đặc biệt là nhóm MOFs mang tâm kim loại Zirconium (Zr-MOFs) với độ bền nhiệt, bền hóa và bền thủy phân cao, đang thu hút sự quan tâm lớn. Trong số các Zr-MOFs, cấu trúc DUT-52 (Dresden University of Technology) sở hữu diện tích bề mặt lớn và kích thước mao quản phù hợp nhưng chưa được khảo sát toàn diện về khả năng hấp phụ $Cr(VI)$.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của khóa luận được xác định cụ thể:

  1. Tổng hợp thành công vật liệu khung hữu cơ kim loại DUT-52 bằng phương pháp nhiệt dung môi từ muối $ZrCl_4$ và ligand acid 2,6-naphthalenedicarboxylic ($H_2NDC$).
  2. Đặc trưng cấu trúc, hình thái học, độ bền nhiệt và diện tích bề mặt riêng của vật liệu DUT-52 bằng các phương pháp hóa lý hiện đại (PXRD, FT-IR, TGA, SEM, TEM, BET).
  3. Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ion $Cr(VI)$ trong môi trường nước bao gồm: giá trị pH dung dịch, khối lượng chất hấp phụ, nồng độ ban đầu của $Cr(VI)$ và thời gian tiếp xúc.
  4. Đánh giá cơ chế và bản chất quá trình hấp phụ thông qua các mô hình đẳng nhiệt (Langmuir, Freundlich, Temkin) và mô hình động học biểu kiến (giả bậc 1, giả bậc 2).

Đối tượng nghiên cứu là vật liệu xốp mạng tinh thể 3D DUT-52 và dung dịch chứa ion $Cr(VI)$ tổng hợp từ muối $K_2Cr_2O_7$. Phạm vi nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm tại Bộ môn Hóa lý, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm TP.HCM trong năm 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên nền tảng lý thuyết về vật liệu khung hữu cơ - kim loại (MOFs), được hình thành từ sự tự lắp ghép giữa các ion/cụm ion kim loại đóng vai trò nút mạng (Secondary Building Units - SBUs) với các cầu nối hữu cơ đa chức (ligands) thông qua liên kết phối trí. Nhóm vật liệu Zr-MOFs có các cụm $Zr_6O_4(OH)_4$ liên kết mạnh với các nhóm carboxylate, tạo ra khung mạng ba chiều có độ bền cơ học, nhiệt học và độ bền trong môi trường nước vượt trội so với nhiều dòng MOF khác. DUT-52 là một dạng cấu trúc Zr-MOF sử dụng ligand $H_2NDC$ (naphthalene-2,6-dicarboxylic acid) dạng thẳng nhưng có khả năng định hướng linh hoạt, tạo nên cấu trúc bát diện có kênh mao quản kích thước từ $6\text{ \AA}$ đến $10\text{ \AA}$, hỗ trợ sự khuếch tán và tương tác tĩnh điện với các anion chứa $Cr(VI)$ như $Cr_2O_7^{2-}$ hoặc $HCrO_4^-$.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm quy trình tổng hợp hóa học và hệ thống các phép đo phân tích hóa lý hiện đại:

  • Phương pháp tổng hợp nhiệt dung môi (Solvothermal method): Hòa tan tiền chất trong dung môi $N,N\text{-dimethylformamide}$ (DMF) có bổ sung acid acetic ($CH_3COOH$) làm chất điều chỉnh cấu trúc tinh thể, phản ứng trong bình kín ở nhiệt độ cao.
  • Phương pháp nhiễu xạ tia X dạng bột (PXRD): Xác định cấu trúc mạng tinh thể và độ đơn pha của sản phẩm dựa trên hệ thức Wulf - Bragg: $2d\sin\theta = n\lambda$.
  • Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR): Xác định các liên kết phối trí đặc trưng và nhóm chức bề mặt trong vùng số sóng từ $4000\text{ cm}^{-1}$ đến $400\text{ cm}^{-1}$.
  • Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA): Đánh giá độ bền nhiệt và các giai đoạn mất khối lượng của mẫu từ nhiệt độ phòng đến $800^\circ\text{C}$.
  • Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM): Quan sát hình thái học bề mặt, cấu trúc tinh thể và phân bố kích thước hạt.
  • Phương pháp hấp phụ - giải hấp đẳng nhiệt $N_2$ tại $77\text{ K}$ (BET): Xác định diện tích bề mặt riêng và độ xốp của vật liệu.
  • Phương pháp trắc quang UV-Vis: Xác định nồng độ $Cr(VI)$ dựa trên phản ứng tạo phức màu tím đỏ đặc trưng giữa $Cr(VI)$ và thuốc thử 1,5-diphenylcarbazide (1,5-DPC) trong môi trường acid, đo độ hấp thụ quang tại bước sóng cực đại $\lambda = 543\text{ nm}$.
  • Mô hình hóa đẳng nhiệt và động học: Dữ liệu hấp phụ cân bằng được xử lý qua phương trình Langmuir, Freundlich, Temkin; dữ liệu theo thời gian được mô tả qua phương trình động học biểu kiến giả bậc 1 và giả bậc 2.

Nguồn dữ liệu của đề tài hoàn toàn là dữ liệu thực nghiệm sơ cấp, thu thập từ các mẻ tổng hợp, phân tích phổ và các chuỗi thí nghiệm hấp phụ lặp lại tại phòng thí nghiệm.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương này tổng kết thực trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước, tập trung vào độc tính của Chromium và các dạng tồn tại ion của $Cr(VI)$ phụ thuộc vào pH môi trường. Tác giả phân tích ưu - nhược điểm của các phương pháp xử lý nước thải hiện hành, khẳng định tiềm năng của phương pháp hấp phụ. Phần trọng tâm của chương giới thiệu lịch sử phát triển vật liệu MOFs từ công trình của Tomic (1965) đến Yaghi (1995), kèm phân tích so sánh 5 phương pháp tổng hợp chính: nhiệt dung môi, vi sóng, điện hóa, siêu âm và nghiền cơ hóa học. Tiếp đó, tác giả phân tích sâu về họ Zr-MOFs, làm rõ mối quan hệ cấu trúc giữa MOF-801 và DUT-52. Cấu trúc DUT-52 được mô tả chi tiết với nút mạng $Zr$ liên kết ligand $H_2NDC$, tạo khung bát diện có độ xốp cao và tính ổn định tốt trong nước.

Chương 2: Thực nghiệm

Chương 2 mô tả chi tiết danh mục hóa chất tinh khiết ($ZrCl_4$, $H_2NDC$, DMF, $CH_3COOH$, $CH_3OH$, $K_2Cr_2O_7$, 1,5-DPC...) và các thiết bị thí nghiệm được sử dụng. Quy trình tổng hợp DUT-52 được chuẩn hóa: cân $108\text{ mg}$ $H_2NDC$ và $115\text{ mg}$ $ZrCl_4$ hòa tan trong $10\text{ mL}$ DMF, siêu âm phân tán, thêm từ từ $1.5\text{ mL}$ $CH_3COOH$, sau đó gia nhiệt ở $120^\circ\text{C}$ trong $24\text{ giờ}$. Sản phẩm được rửa, trao đổi dung môi nhiều lần với DMF ($50 - 70\text{ mL}$) và methanol ($15 - 20\text{ mL}$), sấy hoạt hóa ở $80^\circ\text{C}$ trong $24\text{ giờ}$ rồi nâng lên $120^\circ\text{C}$ trong $24\text{ giờ}$ tiếp theo.

Chương này cũng thiết lập phương trình đường chuẩn trắc quang UV-Vis xác định $Cr(VI)$ ở $\lambda = 543\text{ nm}$ và xây dựng quy trình khảo sát các thông số hấp phụ:

  • Khảo sát pH: dãy pH từ 1.0 đến 5.0 (sử dụng $10\text{ mg}$ DUT-52 trong $40\text{ mL}$ dung dịch $Cr(VI)$ $400\text{ mg}\cdot\text{L}^{-1}$, khuấy 24 giờ).
  • Khảo sát khối lượng chất hấp phụ: từ $5\text{ mg}$ đến $30\text{ mg}$ DUT-52 ở điều kiện pH tối ưu.
  • Khảo sát đẳng nhiệt: nồng độ $Cr(VI)$ từ $50$ đến $1000\text{ mg}\cdot\text{L}^{-1}$ với $15\text{ mg}$ vật liệu ở $\text{pH} = 2.0$.
  • Khảo sát động học: $5\text{ mg}$ vật liệu trong $40\text{ mL}$ dung dịch $Cr(VI)$ $10\text{ mg}\cdot\text{L}^{-1}$ tại các mốc thời gian từ 5 đến 240 phút.
  • Khảo sát quy trình thu hồi và tái sử dụng vật liệu bằng nước cất và methanol.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các phát hiện thực nghiệm quan trọng về cấu trúc vật liệu và hiệu năng hấp phụ:

  • Đặc trưng cấu trúc DUT-52:
    • Giản đồ PXRD của mẫu DUT-52 sau hoạt hóa hoàn toàn trùng khớp với giản đồ mô phỏng lý thuyết, minh chứng vật liệu có độ tinh khiết pha và độ trật tự tinh thể cao.
    • Phân tích nhiệt TGA cho thấy vật liệu có độ bền nhiệt cao đến $450^\circ\text{C}$. Độ giảm khối lượng diễn ra qua 3 giai đoạn: mất $11.0%$ khối lượng từ nhiệt độ phòng đến $130^\circ\text{C}$ (giải phóng nước hấp phụ bề mặt); giảm tiếp $15.51%$ (giải phóng phân tử nước phối trí trong cluster); và giảm $40.44%$ trong khoảng $450 - 800^\circ\text{C}$ do sự sụp đổ của khung hữu cơ.
    • Kết quả đo BET xác định diện tích bề mặt riêng đạt giá trị lớn $1614\text{ m}^2\cdot\text{g}^{-1}$.
    • Phổ FT-IR ghi nhận các mũi hấp thụ đặc trưng: $1560\text{ cm}^{-1}$ ($C=O$ bất đối xứng), $1432\text{ cm}^{-1}$ ($C=O$ đối xứng), $1513\text{ cm}^{-1}$ (dao động $C=C$ vòng thơm) và $643\text{ cm}^{-1}$ (liên kết phối trí $Zr-O$).
    • Ảnh SEM và TEM xác nhận hình thái học gồm các hạt tinh thể khối đa diện đồng đều, kích thước trung bình $550 - 600\text{ nm}$.
  • Hiệu năng và cơ chế hấp phụ $Cr(VI)$:
    • Ảnh hưởng của pH: Dung lượng hấp phụ đạt cực đại tại $\text{pH} = 2.0$. Ở môi trường acid mạnh này, các nhóm chức carboxylate trên khung vật liệu được proton hóa tích điện dương, tạo lực hút tĩnh điện mạnh với các anion $Cr(VI)$ (chủ yếu là $HCrO_4^-$).
    • Ảnh hưởng của khối lượng chất hấp phụ: Dung lượng hấp phụ tăng dần và đạt trạng thái bão hòa tối ưu tại khối lượng $15\text{ mg}$ DUT-52 cho $40\text{ mL}$ dung dịch $Cr(VI)$ $400\text{ mg}\cdot\text{L}^{-1}$ (đạt dung lượng thực nghiệm $\sim 129\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$).
    • Mô hình đẳng nhiệt: Quá trình hấp phụ tương thích tốt nhất với mô hình Langmuir ($R^2 = 0.998$), vượt trội so với Freundlich ($R^2 = 0.947$) và Temkin ($R^2 = 0.966$). Dung lượng hấp phụ cực đại lý thuyết tính theo Langmuir đạt $q_m = 142.86\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$ (sát với giá trị thực nghiệm $129.55\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$). Hệ số phân tách $R_L$ nằm trong khoảng $0 < R_L < 1$, chứng minh quá trình hấp phụ đơn lớp diễn ra rất thuận lợi.
    • Mô hình động học: Quá trình hấp phụ tuân theo mô hình động học biểu kiến giả bậc 2 ($R^2 = 0.991$) với hằng số tốc độ $k_2 = 0.0009\text{ g}\cdot\text{mg}^{-1}\cdot\text{min}^{-1}$, dung lượng cân bằng lý thuyết $q_{e,\text{cal}} = 35.74\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$ (tương quan chặt chẽ với thực nghiệm $q_{e,\text{exp}} = 31.28\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$). Quá trình diễn ra rất nhanh trong 15 phút đầu và đạt trạng thái cân bằng sau khoảng 150–180 phút, phản ánh bản chất hấp phụ hóa học qua trao đổi điện tử và tương tác tĩnh điện.

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

Chương 4 đúc kết các kết quả đạt được về quy trình tổng hợp nhiệt dung môi DUT-52, các thông số hóa lý (độ bền nhiệt $450^\circ\text{C}$, diện tích bề mặt $1614\text{ m}^2\cdot\text{g}^{-1}$), điều kiện hấp phụ tối ưu ($\text{pH} = 2.0$, khối lượng $15\text{ mg}$), cơ chế đẳng nhiệt Langmuir và động học giả bậc 2. Đồng thời, chương đưa ra các kiến nghị nghiên cứu tiếp theo nhằm hoàn thiện khả năng ứng dụng thực tế của vật liệu.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm đầy đủ về cấu trúc và khả năng xử lý $Cr(VI)$ của vật liệu DUT-52. Dưới đây là bảng tổng hợp các tham số nhiệt động học và động học chính thu được trong khóa luận:

Thông số / Mô hình Đại lượng Giá trị thực nghiệm / tính toán Hệ số tương quan ($R^2$)
Đặc trưng diện tích bề mặt Diện tích bề mặt riêng BET $1614\text{ m}^2\cdot\text{g}^{-1}$ —
Kích thước hạt (SEM/TEM) Đường kính hạt trung bình $550 - 600\text{ nm}$ —
Mô hình đẳng nhiệt Langmuir $q_m\text{ (cực đại lý thuyết)}$
$q_e\text{ (thực nghiệm)}$
Hệ số tách $R_L$		 $142.86\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$
$129.55\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$
$0 < R_L < 1$		 $0.998$
Mô hình đẳng nhiệt Freundlich Hằng số $K_F$, $1/n$ Phù hợp kém hơn Langmuir $0.947$
Mô hình đẳng nhiệt Temkin Hằng số $K_T$, $b_T$ Phù hợp kém hơn Langmuir $0.966$
Động học giả bậc 1 $q_{e,\text{cal}}$ Không tương thích $0.986$
Động học giả bậc 2 $q_{e,\text{cal}}$
$q_{e,\text{exp}}$
Hằng số $k_2$		 $35.74\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$
$31.28\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$
$0.0009\text{ g}\cdot\text{mg}^{-1}\cdot\text{min}^{-1}$		 $0.991$

Đóng góp của khóa luận thể hiện ở việc chứng minh tính khả thi và hiệu quả của vật liệu DUT-52 trong xử lý $Cr(VI)$. So với nhiều cấu trúc MOF cùng họ Zirconium hoặc các vật liệu khác (như UiO-66, MIL-101(Fe), EDA-MP...), DUT-52 thể hiện dung lượng hấp phụ vượt trội ($129.55\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$ ở nồng độ khảo sát) cùng tốc độ hấp phụ nhanh trong giai đoạn đầu.

Về giải pháp ứng dụng, tác giả đề xuất quy trình hoạt hóa, rửa trao đổi dung môi hai bước (DMF và Methanol) và tái sinh vật liệu sau hấp phụ bằng phương pháp rửa nước cất - ngâm chiết methanol để tái sử dụng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận chỉ ra một số điểm hạn chế gắn liền với phạm vi nghiên cứu thực nghiệm tại phòng thí nghiệm:

  • Thí nghiệm mới dừng lại ở quy mô mẫu nhỏ (miligram) trên nền nước cất pha muối nhân tạo $K_2Cr_2O_7$, chưa tiến hành trên mẫu nước thải công nghiệp thực tế có thành phần nền phức tạp.
  • Khảo sát khả năng tái sử dụng vật liệu qua nhiều chu kỳ liên tục chưa được trình bày thành chuỗi số liệu chi tiết.
  • Chưa kết hợp mô phỏng hóa học tính toán lượng tử (DFT) để làm rõ cấu hình liên kết ở mức độ phân tử.

Các hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:

  1. Đánh giá chi tiết độ ổn định cấu trúc và hiệu suất hấp phụ của DUT-52 qua nhiều chu kỳ hấp phụ - giải hấp liên tiếp.
  2. Ứng dụng các công cụ tính toán lý thuyết để mô phỏng chính xác cơ chế tương tác giữa các tâm kim loại $Zr$, nhóm carboxylate và các dạng oxy-anion của $Cr(VI)$.
  3. Mở rộng thử nghiệm khả năng hấp phụ của DUT-52 trên các đối tượng chất ô nhiễm khác như phẩm nhuộm hữu cơ và các ion kim loại nặng ($Pb^{2+}, Cd^{2+}, Hg^{2+}, Ni^{2+}$).

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo chuyên môn hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu viên thuộc các chuyên ngành Sư phạm Hóa học, Hóa học Vô cơ, Hóa học Môi trường và Khoa học Vật liệu.

Nội dung đề tài có giá trị thực hành cao ở các phần:

  • Quy trình chi tiết tổng hợp nhiệt dung môi và quy trình hoạt hóa tinh chế vật liệu Zr-MOF (DUT-52).
  • Phương pháp phân tích trắc quang UV-Vis tạo phức màu với thuốc thử 1,5-diphenylcarbazide để xác định hàm lượng vi lượng $Cr(VI)$.
  • Phương pháp luận và kỹ thuật xử lý số liệu hấp phụ bằng các mô hình đẳng nhiệt (Langmuir, Freundlich, Temkin) và động học (giả bậc 1, giả bậc 2).

Câu hỏi thường gặp

1. Quy trình tổng hợp vật liệu DUT-52 trong khóa luận được thực hiện như thế nào?
Vật liệu DUT-52 được tổng hợp bằng phương pháp nhiệt dung môi: phối trộn $108\text{ mg}$ ligand $H_2NDC$ và $115\text{ mg}$ $ZrCl_4$ trong $10\text{ mL}$ DMF, siêu âm cho tan đều, thêm $1.5\text{ mL}$ $CH_3COOH$, sau đó gia nhiệt ở $120^\circ\text{C}$ trong 24 giờ. Sản phẩm sau phản ứng được li tâm, trao đổi dung môi với DMF ($50 - 70\text{ mL}$) và Methanol ($15 - 20\text{ mL}$), rồi hoạt hóa ở $80^\circ\text{C}$ trong 24 giờ và $120^\circ\text{C}$ trong 24 giờ tiếp theo.

2. Vật liệu DUT-52 sở hữu những đặc trưng cấu trúc hóa lý nổi bật nào?
Sản phẩm có độ tinh khiết pha cao thể hiện qua giản đồ PXRD trùng khớp mô phỏng; độ bền nhiệt đạt khoảng $450^\circ\text{C}$ theo phân tích TGA; diện tích bề mặt riêng BET đạt $1614\text{ m}^2\cdot\text{g}^{-1}$; phổ FT-IR xuất hiện các mũi liên kết $Zr-O$ ($643\text{ cm}^{-1}$), $C=O$ ($1560\text{ cm}^{-1}$ và $1432\text{ cm}^{-1}$) và $C=C$ ($1513\text{ cm}^{-1}$); hình thái hạt dạng khối đa diện đều với kích thước trung bình $550 - 600\text{ nm}$.

3. Vì sao dung lượng hấp phụ ion $Cr(VI)$ của DUT-52 đạt giá trị tối ưu ở pH = 2.0?
Ở môi trường acid mạnh ($\text{pH} = 2.0$), bề mặt vật liệu DUT-52 chứa các nhóm carboxylate được proton hóa mạnh mang điện tích dương, tạo lực hút tĩnh điện tối đa đối với các dạng tồn tại mang điện tích âm của $Cr(VI)$ trong dung dịch (chủ yếu là anion $HCrO_4^-$), giúp nâng cao hiệu suất hấp phụ hóa học.

4. Dữ liệu thực nghiệm hấp phụ tuân theo mô hình đẳng nhiệt và động học nào?
Quá trình hấp phụ $Cr(VI)$ của DUT-52 tương thích tốt nhất với mô hình đẳng nhiệt Langmuir ($R^2 = 0.998$, dung lượng cực đại lý thuyết $q_m = 142.86\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$, thực nghiệm đạt $129.55\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$), chứng minh cơ chế hấp phụ đơn lớp. Về mặt động học, quá trình tuân theo mô hình động học biểu kiến giả bậc 2 ($R^2 = 0.991$, $k_2 = 0.0009\text{ g}\cdot\text{mg}^{-1}\cdot\text{min}^{-1}$), đạt trạng thái cân bằng sau 150–180 phút.

5. Hàm lượng ion $Cr(VI)$ sau hấp phụ được định lượng bằng phương pháp nào?
Khóa luận sử dụng phương pháp trắc quang hấp thụ phân tử UV-Vis ở bước sóng cực đại $\lambda = 543\text{ nm}$, dựa trên phản ứng tạo phức màu tím đỏ đặc trưng giữa ion $Cr(VI)$ và thuốc thử 1,5-diphenylcarbazide (1,5-DPC) trong môi trường acid $H_2SO_4$.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Ánh Thanh Loan đã tổng hợp thành công vật liệu khung hữu cơ kim loại gốc Zirconium DUT-52 có độ kết tinh cao, diện tích bề mặt riêng lớn ($1614\text{ m}^2\cdot\text{g}^{-1}$) và độ bền nhiệt ổn định đến $450^\circ\text{C}$. Kết quả thực nghiệm khẳng định DUT-52 là vật liệu hấp phụ hiệu quả đối với ion $Cr(VI)$ trong nước tại điều kiện tối ưu $\text{pH} = 2.0$, với dung lượng hấp phụ thực nghiệm đạt $129.55\text{ mg}\cdot\text{g}^{-1}$. Quá trình hấp phụ tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir và mô hình động học biểu kiến giả bậc 2, chứng minh bản chất hấp phụ hóa học đơn lớp thông qua tương tác tĩnh điện mạnh mẽ. Công trình cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực nghiệm quan trọng cho việc nghiên cứu ứng dụng vật liệu Zr-MOFs trong công nghệ xử lý môi trường nước ô nhiễm kim loại nặng.