Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo vật liệu spinel ferrite ứng dụng trong xử lý ô nhiễm nước

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ KIM LOẠI NẶNG VÀ XÚC TÁC QUANG HÓA PHÂN HỦY CHẤT MÀU HỮU CƠ ĐỘC HẠI TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
• 1.2. Vật liệu spinel ferrite
• 1.3. Vật liệu TiO2
• 1.4. Vật liệu tổ hợp spinel ferrite/TiO2
• 2. CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH TỔNG HỢP VẬT LIỆU SPINEL FERRITE VÀ VẬT LIỆU TỔ HỢP SPINEL FERRITE/TiO2
• 2.1. Tổng hợp vật liệu spinel ferrite Cu1-xMgxFe2O4 (x = 0; 0,5; 1)
• 2.2. Tổng hợp vật liệu TiO2 và vật liệu tổ hợp Cu0.5Fe2O4/TiO2
• 2.3. Các phương pháp, kỹ thuật nghiên cứu đánh giá đặc trưng tính chất của vật liệu
• 2.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ Pb2+ của vật liệu spinel ferrite Cu0.5Mg0,5Fe2O4 và xúc tác quang hóa phân hủy RhB của vật liệu tổ hợp Cu0.5Mg0,5Fe2O4/TiO2
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ĐẶC TRƯNG, TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU SPINEL FERRITE VÀ VẬT LIỆU TỔ HỢP
• 3.1. Kết quả nghiên cứu quá trình hấp phụ Pb2+ của vật liệu spinel ferrite
• 3.2. Kết quả nghiên cứu xúc tác quang hóa phân hủy RhB của vật liệu tổ hợp
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về vật liệu spinel ferrite trong xử lý ô nhiễm nước

Vật liệu spinel ferrite đã trở thành một trong những lựa chọn hàng đầu trong việc xử lý ô nhiễm nước, đặc biệt là trong việc hấp phụ kim loại nặng và phân hủy chất màu độc hại. Với cấu trúc độc đáo và tính chất từ tính, vật liệu này không chỉ có khả năng hấp phụ tốt mà còn dễ dàng thu hồi sau khi sử dụng. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng spinel ferrite có thể giảm thiểu ô nhiễm thứ cấp, đồng thời tăng cường hiệu quả xử lý nước thải.

1.1. Cấu trúc và tính chất của vật liệu spinel ferrite

Cấu trúc của spinel ferrite được đặc trưng bởi mạng tinh thể lập phương, cho phép ion kim loại dễ dàng di chuyển. Tính chất từ tính của vật liệu này giúp nó có thể được thu hồi bằng từ trường, làm tăng tính khả thi trong ứng dụng thực tế.

1.2. Ứng dụng của vật liệu spinel ferrite trong xử lý nước

Vật liệu spinel ferrite được sử dụng rộng rãi trong việc hấp phụ kim loại nặng như Pb2+ và phân hủy các chất màu độc hại như Rhodamine B. Nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu này có khả năng hấp phụ cao, giúp cải thiện chất lượng nước.

II. Vấn đề ô nhiễm nước do kim loại nặng và chất màu độc hại

Ô nhiễm nước do kim loại nặng và chất màu độc hại đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng trên toàn cầu. Các nguồn ô nhiễm này chủ yếu đến từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Chì và Rhodamine B là hai trong số những chất gây ô nhiễm phổ biến nhất, có thể gây ra nhiều tác hại cho sức khỏe con người và môi trường.

2.1. Tác động của kim loại nặng đến sức khỏe con người

Kim loại nặng như Pb2+ có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm tổn thương não, bệnh thận và ung thư. Việc xử lý nước nhiễm kim loại nặng là rất cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

2.2. Nguy cơ từ chất màu độc hại trong nước

Chất màu độc hại như Rhodamine B không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Ngay cả ở nồng độ thấp, chúng có thể gây ra các vấn đề về sức khỏe nghiêm trọng.

III. Phương pháp xử lý ô nhiễm nước bằng vật liệu spinel ferrite

Phương pháp hấp phụ và xúc tác quang là hai trong số những phương pháp hiệu quả nhất để xử lý ô nhiễm nước. Vật liệu spinel ferrite có thể được sử dụng trong cả hai phương pháp này, giúp loại bỏ kim loại nặng và phân hủy chất màu độc hại.

3.1. Phương pháp hấp phụ kim loại nặng

Phương pháp hấp phụ sử dụng spinel ferrite cho thấy hiệu quả cao trong việc loại bỏ kim loại nặng như Pb2+. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khả năng hấp phụ của vật liệu này có thể được cải thiện bằng cách thay thế ion kim loại trong cấu trúc.

3.2. Xúc tác quang phân hủy chất màu độc hại

Vật liệu spinel ferrite cũng có thể được sử dụng làm chất xúc tác quang để phân hủy chất màu độc hại như Rhodamine B. Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp với TiO2 có thể nâng cao hiệu suất xúc tác quang.

IV. Kết quả nghiên cứu về khả năng xử lý của vật liệu spinel ferrite

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng vật liệu spinel ferrite có khả năng hấp phụ và phân hủy kim loại nặng và chất màu độc hại rất hiệu quả. Các thí nghiệm cho thấy rằng vật liệu này có thể loại bỏ đến 90% Pb2+ và Rhodamine B trong điều kiện tối ưu.

4.1. Hiệu quả hấp phụ Pb2 của vật liệu spinel ferrite

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng vật liệu spinel ferrite có khả năng hấp phụ Pb2+ cao, với dung lượng hấp phụ đạt được lên đến 50 mg/g. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của vật liệu trong xử lý nước nhiễm kim loại nặng.

4.2. Khả năng phân hủy Rhodamine B dưới ánh sáng

Vật liệu tổ hợp spinel ferrite/TiO2 cho thấy khả năng phân hủy Rhodamine B hiệu quả dưới ánh sáng UV, với tỷ lệ phân hủy đạt 85% sau 120 phút. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc xử lý chất màu độc hại.

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

Nghiên cứu về vật liệu spinel ferrite cho thấy tiềm năng lớn trong việc xử lý ô nhiễm nước. Việc phát triển các vật liệu mới và cải tiến quy trình xử lý sẽ là hướng đi quan trọng trong tương lai. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa hiệu suất và khả năng tái sử dụng của vật liệu.

5.1. Tương lai của vật liệu spinel ferrite trong xử lý nước

Vật liệu spinel ferrite có thể được phát triển thêm để cải thiện khả năng hấp phụ và xúc tác. Nghiên cứu về các hợp chất mới và phương pháp tổng hợp sẽ là chìa khóa cho sự phát triển này.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về khả năng tái sử dụng và hiệu quả lâu dài của vật liệu spinel ferrite trong các điều kiện thực tế. Điều này sẽ giúp xác định tính khả thi của vật liệu trong ứng dụng thực tế.