Luận án tiến sĩ: Xử lý Paraquat và DDT trong môi trường nước bằng vật liệu nano TiO2 pha tạp Fe, Co, Ni

• Tác giả: Nguyễn Mạnh Nghĩa
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Huệ
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng xử lý Paraquat và DDT trong nước bằng vật liệu nano TiO2 pha tạp Fe, Co, Ni
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM PARAQUAT VÀ DDT TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
• 1.1. Hiện trạng ô nhiễm Paraquat và DDT trong môi trường nước trên thế giới
• 1.2. Hiện trạng ô nhiễm Paraquat và DDT trong môi trường nước ở Việt Nam
• 1.3. Độc tính và một số tính chất của Paraquat, DDT
• 1.4. Các phương pháp xử lý Paraquat, DDT
• 1.4.1. Phương pháp đốt
• 1.4.2. Phương pháp ozon hoá/UV
• 1.4.3. Phương pháp oxy hóa bằng tác nhân Fenton
• 1.4.4. Phương pháp thủy phân
• 1.4.5. Phương pháp hấp phụ sử dụng chất vô cơ
• 1.4.6. Phương pháp hấp phụ sử dụng chất hữu cơ
• 1.4.7. Phương pháp sinh học
• 1.4.8. Phương pháp quang xúc tác
• 1.5. Vật liệu TiO2 và TiO2 pha tạp
• 1.5.1. Vật liệu TiO2
• 1.5.2. Vật liệu TiO2 pha tạp
• 1.5.3. Vật liệu mang TiO2
• 1.5.4. TiO2 ứng dụng trong xử lý thuốc trừ sâu, diệt cỏ
• 1.5.5. Các phương pháp chế tạo nano TiO2 phủ trên vật liệu mang
• 1.5.5.1. Phương pháp lắng đọng
• 1.5.5.2. Phương pháp phun phủ Plasma
• 1.5.5.3. Phương pháp thủy nhiệt
• 1.5.5.4. Phương pháp sol-gel
• 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu. Hóa chất, thiết bị
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp tổng hợp vật liệu
• 2.3. Phương pháp đánh giá tính chất của vật liệu
• 2.4. Phương pháp xác định nồng độ paraquat, DDT
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo vật liệu TiO2 phủ trên hạt SiO2
• 3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ
• 3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian ngâm
• 3.1.3. Ảnh hưởng của số lần phủ
• 3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của vật liệu mang hạt SiO2
• 3.2. Đánh giá đặc trưng, cấu trúc của vật liệu TiO2 pha tạp Fe, Co, Ni phủ trên hạt SiO2
• 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ pha tạp
• 3.2.2. Đánh giá cấu trúc tinh thể
• 3.2.3. Đánh giá hình thái bề mặt và phân tích thành phần
• 3.2.4. Đánh giá khả năng hấp thụ ánh sáng
• 3.2.5. Đánh giá độ xốp của vật liệu
• 3.2.6. Đánh giá khả năng quang xúc tác của vật liệu đã chế tạo
• 3.3. Đánh giá khả năng xử lý Paraquat của vật liệu TiO2/SiO2 pha tạp Fe, Co, Ni
• 3.3.1. Khả năng hấp phụ Paraquat của hạt SiO2
• 3.3.2. Ảnh hưởng của thành phần nguyên tố pha tạp
• 3.3.3. Đánh giá khả năng xử lý Paraquat trong môi trường nước với hệ thử nghiệm quy mô 10L/ngày
• 3.4. Đánh giá khả năng xử lý DDT của vật liệu TiO2/SiO2 pha tạp Fe, Co, Ni
• 3.4.1. Khả năng xử lý DDT của vật liệu TiO2/SiO2
• 3.4.2. Khả năng xử lý DDT của vật liệu TiO2/SiO2 pha tạp
• 3.5. Thử nghiệm xử lý Paraquat, DDT trong mẫu nước thực tế
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về ô nhiễm Paraquat và DDT

Ô nhiễm môi trường nước do Paraquat và DDT đang trở thành vấn đề nghiêm trọng trên toàn cầu, đặc biệt là ở Việt Nam. Paraquat là một loại thuốc diệt cỏ có độc tính cao, được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Tuy nhiên, việc lạm dụng và sử dụng sai cách đã dẫn đến ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và động vật. Tương tự, DDT, một loại thuốc trừ sâu, cũng đã được chứng minh là gây hại cho môi trường và sức khỏe. Nghiên cứu cho thấy nồng độ Paraquat trong nước ngầm và nước mặt ở nhiều khu vực nông nghiệp vượt quá giới hạn cho phép, gây ra mối nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng.

1.1. Tác động của Paraquat

Paraquat có tác động nhanh chóng và mạnh mẽ đến các loại cỏ, nhưng đồng thời cũng gây ra nhiều tác hại cho sức khỏe con người. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc với Paraquat có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng về sức khỏe, bao gồm tổn thương phổi và thậm chí tử vong. Do đó, việc tìm kiếm các phương pháp xử lý hiệu quả để loại bỏ Paraquat khỏi môi trường nước là rất cần thiết.

1.2. Tác động của DDT

Tương tự như Paraquat, DDT cũng có tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và động vật. Nghiên cứu cho thấy DDT có thể tích tụ trong chuỗi thức ăn, gây ra các vấn đề về sinh sản và phát triển ở động vật. Việc phát hiện nồng độ DDT cao trong nước ở nhiều khu vực nông nghiệp đã làm dấy lên lo ngại về an toàn thực phẩm và sức khỏe cộng đồng.

II. Phương pháp xử lý Paraquat và DDT

Để xử lý Paraquat và DDT trong môi trường nước, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Trong đó, công nghệ quang xúc tác sử dụng vật liệu nano TiO2 pha tạp với các kim loại như Fe, Co, Ni đã cho thấy hiệu quả cao. TiO2 có khả năng phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm khi được kích thích bởi ánh sáng. Việc pha tạp các kim loại vào cấu trúc của TiO2 giúp tăng cường khả năng quang xúc tác, cho phép xử lý hiệu quả hơn các chất ô nhiễm như Paraquat và DDT.

2.1. Công nghệ quang xúc tác

Công nghệ quang xúc tác sử dụng TiO2 đã được chứng minh là một giải pháp hiệu quả trong việc xử lý nước ô nhiễm. TiO2 có khả năng phân hủy các chất hữu cơ dưới tác động của ánh sáng, giúp loại bỏ Paraquat và DDT khỏi môi trường nước. Việc sử dụng TiO2 pha tạp với Fe, Co, Ni không chỉ tăng cường khả năng quang xúc tác mà còn giúp giảm thiểu chi phí xử lý.

2.2. Đánh giá hiệu quả xử lý

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng TiO2 pha tạp có khả năng xử lý Paraquat và DDT hiệu quả hơn so với TiO2 tinh khiết. Các thí nghiệm cho thấy rằng nồng độ Paraquat và DDT trong nước giảm đáng kể sau khi xử lý bằng TiO2 pha tạp. Điều này chứng tỏ rằng việc phát triển và ứng dụng công nghệ quang xúc tác là một giải pháp khả thi cho vấn đề ô nhiễm nước do Paraquat và DDT.

III. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về khả năng xử lý Paraquat và DDT bằng vật liệu nano TiO2 pha tạp không chỉ có giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn cao. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc phát triển các hệ thống xử lý nước ô nhiễm tại các khu vực nông thôn, nơi mà nguồn nước bị ô nhiễm nặng nề. Việc sử dụng TiO2 pha tạp với Fe, Co, Ni có thể giúp giảm chi phí xử lý và tăng hiệu quả xử lý, từ đó bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

3.1. Tính khả thi trong ứng dụng

Việc áp dụng công nghệ quang xúc tác sử dụng TiO2 pha tạp trong xử lý nước ô nhiễm có thể thực hiện được ở quy mô lớn. Các mô hình thử nghiệm cho thấy khả năng xử lý hiệu quả, từ đó có thể triển khai ứng dụng thực tế tại các khu vực nông thôn, nơi mà ô nhiễm nước do Paraquat và DDT là vấn đề nghiêm trọng.

3.2. Lợi ích cho cộng đồng

Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Việc giảm thiểu ô nhiễm do Paraquat và DDT sẽ góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân, đặc biệt là ở các vùng nông thôn, nơi mà nguồn nước sạch là rất cần thiết cho sinh hoạt và sản xuất.