Luận văn thạc sĩ về xử lý HCHO và NO2 bằng công nghệ quang xúc tác

HCHO (Formaldehyde) và NO2 (Nitrogen Dioxide) là hai chất ô nhiễm không khí phổ biến, đặc biệt trong không gian sống như nhà ở và văn phòng. HCHO là hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, trong khi NO2 thường phát sinh từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. Theo WHO, cả hai chất này đều có tác động tiêu cực đến sức khỏe con người, gây ra các bệnh về hô hấp và các vấn đề nghiêm trọng khác. Việc xử lý hiệu quả HCHO và NO2 trở thành một vấn đề cấp thiết trong nghiên cứu môi trường. Nghiên cứu này tập trung vào việc áp dụng công nghệ quang xúc tác để xử lý hai chất ô nhiễm này nhằm cải thiện chất lượng không khí trong nhà.

Công nghệ quang xúc tác sử dụng các vật liệu như TiO2 để phân hủy các chất ô nhiễm dưới tác động của ánh sáng. Quá trình này diễn ra thông qua việc tạo ra các gốc tự do có khả năng oxy hóa mạnh, giúp phân hủy HCHO và NO2 thành các sản phẩm không độc hại. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc cải tiến vật liệu xúc tác, chẳng hạn như sử dụng vật liệu đa chức năng (TNTs) được biến tính, có thể nâng cao hiệu suất xử lý. Các thí nghiệm cho thấy rằng TNTs nung ở nhiệt độ 500ºC và pH 1,6 đạt hiệu quả xử lý tốt nhất, trên 80%. Điều này chứng tỏ rằng việc tối ưu hóa điều kiện tổng hợp vật liệu xúc tác là rất quan trọng trong việc nâng cao khả năng xử lý ô nhiễm.

Nghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung và pH đến khả năng xử lý HCHO và NO2. Kết quả cho thấy nhiệt độ nung từ 300ºC đến 700ºC ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc và tính chất của vật liệu xúc tác. Nhiệt độ nung tối ưu là 500ºC, giúp cải thiện khả năng xúc tác. Bên cạnh đó, pH cũng đóng vai trò quan trọng, với pH 1,6 cho hiệu quả xử lý tốt nhất. Sự thay đổi trong các điều kiện này giúp tối ưu hóa hoạt động của vật liệu xúc tác, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm trong không khí.

Các thử nghiệm thực nghiệm được tiến hành để đánh giá khả năng xử lý HCHO và NO2 của vật liệu TNTs biến tính. Kết quả cho thấy rằng vật liệu V-Zn/TNT có hiệu quả xử lý cao nhất. Việc khảo sát sản phẩm đầu ra cũng cho thấy CO được hình thành trong quá trình phân hủy HCHO và NO2. Điều này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế phản ứng mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc tối ưu hóa quy trình xử lý. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng các kim loại khác nhau để biến tính vật liệu xúc tác có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả xử lý.

Độ bền của vật liệu xúc tác cũng được khảo sát qua các thử nghiệm kéo dài 4 ngày. Kết quả cho thấy khả năng xử lý HCHO và NO2 vẫn được duy trì, chứng tỏ rằng vật liệu có độ bền cao trong điều kiện thực tế. Việc áp dụng công nghệ quang xúc tác với vật liệu đa chức năng không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc cải thiện chất lượng không khí trong nhà. Nghiên cứu mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các giải pháp xử lý ô nhiễm không khí hiệu quả và bền vững.