BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP.HCM KHOA HOÁ HỌC TP. HỒ CHÍ MINH NGUYÊN THỊ MỸ DUYÊN TONG HOP VAT LIEU Zr-MOFs DE TANG CƯỜNG KHẢ NANG HAP PHU ION Cu** TRONG NƯỚC Thanh phô Hồ Chí Minh - 2024 BỘ GIÁO ĐỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM KHOA HOÁ HỌC TP. HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP TONG HOP VAT LIEU Zr-MOFs DE TANG CƯỜNG KHẢ NANG HAP PHU ION Cu* TRONG NƯỚC Chuyén nganh: Su pham Khoa hoc tu nhién Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn My Họ và tên tác giả: Nguyễn Thị Mỹ Duyên-46.046 Xác nhận của cán bộ hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn My CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BẢN XÁC NHAN CHINH SỬA KHOA LUẬN TOT NGHIỆP Họ và tên: Nguyễn Thị Mỹ Duyên Ngày sinh: 05/03/2002 Nơi sinh: Thành phố Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Sư phạm Khoa học tự nhiên khóa: 46.SPKHTN Tôi đã bảo vệ khoá luận tốt nghiệp với đề tài: “Tong hop vat ligu Zr-MOFs dé tăng cường khả năng hap phụ ion Cu** trong nước” tại hội đồng cham khoá luận ngày 03 tháng 05 năm 2024 Tôi đã sửa chữa và hoàn chỉnh bài khoá luận đúng với các góp ý, yêu cầu của Hội đông và ủy viên nhận xét, gồm các ý chính như sau: Chỉnh lại các trích dẫn của tải liệu tham khảo Chỉnh lại 1 số hình ảnh, công thức Thêm phan tiếng việt cho danh mục chữ viết tắt, ký hiệu Bỏ sung bảng số liệu thực nghiệm trong phần phụ lục Vẽ lại sơ đồ 2.
Phan ứng tông hợp H:SNDC Chỉnh lại một số lỗi chính tả, thông nhất cách viết công thức Điều chỉnh những nội dung chưa phủ hợp và thiếu trích dan Nay tôi xin báo cáo đã hoàn thành sữa chữa khoá luận tốt nghiệp như trên và dé nghị Hội đồng chấm khoá luận tốt nghiệp, giảng viên hướng dẫn xác nhận. Hỏ Chi Minh, ngày 10 tháng 05 năm 2024 Sinh viên (ki tên và ghỉ rõ họ tên) Xác nhận giảng viên hướng dẫn Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng (kí tên và ghi rõ họ tên) (kí tên và ghi rõ họ tên) Xác nhận của Hội đồng phản biện: XÁC NHẬN CỦA GVHD XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐÒNG (Kí và ghi rõ họ tên) (Kí và ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Đề hoàn thành khoá luận tốt nghiệp thì luôn can sự kiên trì và nỗ lực không ngừng, bên cạnh đó rất cân có sự đồng hành và hỗ trợ của mọi người xung quanh. Khoá luận tốt nghiệp như một tiền dé giúp trang bị cho chúng em những kỳ năng nghiên cứu, những kiến thức quý báu. Đâu tiên, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy Nguyễn Văn My đã tan tinh chỉ dạy, hỗ trợ va trang bị cho em các kiến thức can thiết trong suốt qua trình thực hiện dé tài.
Và em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các Thay Cô trong Khoa Hoá học đã luôn tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập về kiến thức và cung cấp các trang thiết bị dé thực hiện đề tài. Ngoài ra, em cũng gửi lời cảm ơn đến bạn Kiéu Vân Thương, các anh chị và các bạn trên phòng lab đã luôn dong hành, ho trợ và giúp đỡ em trong suốt thời gian nghiên Va cuối cùng, con xin gửi lời cảm ơn và lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, luôn sẵn sang giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện thuận lợi nhất để cho con được học tập. Mong rang, chúng ta sẽ mãi mãi gắn bỏ với nhau. Xin chúc những điệu tot đẹp và may man nhất sẽ luôn dong hành cùng mọi người.
Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 05 năm 2024 Nguyễn Thị Mỹ Duyên MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN GoosennoikoibooiiciitditGGG0000001600160031G63003566363655435863590330561665386483636361383888808368830 i DANH MỤC CHỮ VIET TAT, KY HIB siscssssssssssscsssssesssssssscasscssscsssosscssscosssessessssesd iv DANE MUG INE AND sssscscscsssssssissscsssccsesssossivaciccniennnenimanenenamanmeenant v PE CS, - -—===—=-=—=--==-.=--—=--==-===-—=-=-' vi DANH MUC SƠ ĐỒ Goieieieeeiaiaaaaaraaraaioioiioioigiiootiinreioaasseasadd vii NOODAU. a6 ẽ 6õ ổ ố ẽaẽsẽ ca aõ 1 CHUƠNGI,TOÔNG CUA IN ssscasccccscsscscscssscasscasssssccscaccsscsasssssesssssssassusssosssasssassssusstesses 3 1. Giới thiệu chung về vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFS). Vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOE$).
Các phương pháp tông hợp MOFs.GNMiithiệu Vb vậtliện Zr-MOER ss sesssesessvecsseeccsscssncvssessncsssvsseesscessvessnessesssnessassncs 7 1. Đặc điểm của vật liệu Zr-MOFS 0.2 Hướng nghiên cứu, tông hợp Zr-MOFS. Thực trạng ô nhiễm đồng {TONE HƯỚC. Tác hại của đồng đến sức khỏe con người.
Phương pháp hấp phu.cccccccecseecsseecsseessesssesesceesseessseesseecssecsseessneenacee 10 CHƯỚNG?,THỰC NGHIỆNM sugggnaaiiỷiỹỷibiionooiooionionoboiooooooo 12 PA et a Ona ie | | 12 QLD. HO a Chat oo. 12 2112) Digg euvAiIEUWD]iicosseenaanainsiioiiinianiditititi6i0i69108301310588808618608618883đ0 12 2. Quy trình thực nghiệm.
«so Hung HH HH ng HH ngang 0 011g, 13 2. Tông hợp linker 4-sulfonaphthalene-2,6-dicarboxylic acid. Tông hợp vật liệu Reo-MOE. Khảo sát khả năng hap phụ đồng của vật liệu Reo-MOE.
Anh hưởng của lượng chat hap phụ. Dang nhiệt hap phụ. Động học hấp plu oo. Các phương pháp nghiên CỨU.
Phương pháp nhiễu xạ tia Xoo. Phương pháp phô hồng ngoại (FT-IR). Các phương pháp phân tích nhiéessicsisicssssssscsssssssosssssssosssssssesssssiessssssvesvesesie 19 2. Phương pháp hiền vi điện tử quét-SEM.
Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua-TEM. Phương pháp xác định diện tích bề mặt. Phương pháp quang phô hap thụ nguyên tử-AAS. Tổng hợp và đặc trưng cấu trúc của vật liệu Reo-MOF có gắn nhóm chức SUIFOMIC AC.
TH TT TH. Tính chất hấp phụ Cu của vật liệu. Ảnh hưởng của pH và lượng chất hap phụ. Nghiên cứu các mô hình hap phụ đăng nhiệt.
Nghiên cứu động học. HH ng TH ng TH Hs 29 3. So sánh khả năng hấp phụ Cu?" của vật liệu Reo-MOF so với các vật liệu khung cơ kim khác.-- ch HT ng HH nh HH Hư nh ngư ng 31 ty AUS Re (Ce) || 32 TÀI LIỆU THAM KHỔ ssssssssssassossscscsesssosssssscsssessscssacssacssasssassscssscssasssssssesssosssosssesso 33 PHU LỤC. 0G i0 cọ cọ TH TH TH c cọ.0 0008004004 098056 37 DANH MỤC CHỮ VIET TAT, KÝ HIỆU N, N-dimethylformamide Metal-organic frameworks Secondary Building Units 4-sulfonaphthalene-2,6-dicarboxylic acid Phuong phap nhieu xa tia X-ray Diffraction-XRD ĐỂ CỔ ° Phương pháp phô hôn Fourier Infrared Spectroscopy.
oer “ ngoai | | Phư ơng phá p phô Energy Dispersive X-r tán xạ ay năng lượng tia X Phương pháp hiện vi điện Scanning Electron Microscopy tử quét-SEM ". ; Phương pháp hiện vi điện Transmission Electron Microscopy tử truyền qua-TEM bso rpt i on S p e c t r o s c o p y Phương ang pphô hap ququang § ppháp Atomic A Phương pháp nhiều xạ tia Powder X-ray Diffraction X dạng bột iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Sự hình thành vật liệu MOEFs.-- Q2 se tennnrerrrrrrrrrrrrre 3 Hình 1. Số lượng MOFs được tông hợp trong những năm gan đây.
Mô tả sự hình thành vật liệu IO-66. Ảnh hưởng của nồng độ chat điều chỉnh đến độ tinh thé hoá của vật liệu UiO- ÔHg:E110100210021121116231631181510333693169136313485393355 3335339939593 689385833829319357251923892335933393983353438833852988238g22 9 Hình 3. (a) C ấu trúc vật liệu Reo-MOF-1, (b) Kích thước 16 xốp của Reo-MOF-1. Giản đồ PXRD của các mẫu Reo-MOF-1: mới tong hợp (xanh đương), hoạt hoá (đỏ), ngâm nước (tím) so với cấu trúc mô phỏng của vật liệu Reo-MOF-1 (màu đen) F11111 19012100:9013107:022013/:02.
Pho EDX-mapping của vật liệu Reo-MOE. Anh SEM (a và b) và TEM (c và d) của vật liệu Reo-MOE. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hap phụ của vật liệu Reo-MOE. Anh hưởng lượng chat hấp phụ đến khả năng hap phụ của Reo-MOF tại pH Be ¿s:222z22222020270225355352201235328582852358535855335285895355989318398485338228534053835265323658435323E2255348ã33ã854ã5230E 27 Hình 3.
(a) Đường động hoc hap phy Cu”? của Reo-MOF tai pH = 4,5, Dữ liệu được đưa vào mô hình, (b) động học biểu kiến bậc 1, (c) động học biểu kiến bậc 2. 30 Vv DANH MỤC BẢNG Bảng 2. Các hoá chat sử dụng cho nghiên cứu. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm.
Các tham số của ba mô hình đăng nhiệt hấp phụ được sử dụng khảo sát quá trình hap phụ Cu”” của vật liệu Reo-MOF tại pH = 5,0. Các thông số của phương trình động học biéu kiến hap phụ Cu** của vật liệu Re€O-MORFIGIDH S4,5::::¡c::c:cccninniioiiiiitioiiit01501120136515851588148665836595853585685568556 8158555855 88668 31 Bang 3. Dung lượng hap phụ Cu”* cực dai của một số vật liệu.---s-- 31 vi DANH MỤC SƠ ĐÒ Sơ đồ 2. Phản ứng tổng hợp Hs§NDC.
Quy trình tông hợp linker HsSNDC. Quy trình tông hợp Reo-MOB .cccccccecsessesssessesseesseeseesessseaseeseeseeseeeseeseee 14 Vil MỞ DAU Hiện nay, Việt Nam đang không ngừng phát trién và đặc biệt ở các vùng đô thi đang phát triển rất nhanh. Việc phát triển này đồng thời khiến cho sự thoát nước và xứ lý nước thải từ sinh hoạt, công nghiệp gặp nhiều hạn chế. Hầu hết các hệ thống xử lý quá sơ sài nên nước thải thường thải trực tiếp hoặc xử lý sơ bộ dẫn đến tình trạng hảm lượng chất ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn cho phép và các hoạt động công nghiệp từ sản xuất pin, mạ điện, thuộc da và khai thác mỏ tạo ra nước thải chứa nhiều loại chất gây ô nhiễm, đặc biệt là các ion kim loại nặng với số lượng lớn.
Kim loại nặng là chất gây ra nhiều hệ luy cho sức khoẻ động vật và người [1]. đây là chất ô nhiễm không bị phân hủy thành sản phẩm cuối cùng vô hai bằng cơ chế sinh lý tự nhiên ma tích tụ trong cơ thê sống qua chuỗi thức ăn, đặc biệt là trong quá trình sử dung nước. Đặc biệt Copper (Cu) là một trong các loại kim loại nặng phô biến gây ô nhiễm nguôn nước và rất độc hại. Nếu tiếp xúc lâu dai với ion Cu” có thé gây viêm mii di ứng.
chảy nước mất, sợ ánh sáng va tiết nhiều nước bọt, nhiễm độc gan và các van dé về thần kinh [2], ảnh hưởng đến thận và ton thương da day gây nôn mia, tiêu chảy hoặc mat sức cho con người. Ngoài ra độc tinh cấp tính của ion Cu** dẫn đến các tình trạng bệnh lý khác nhau và có thê gây tử vong trong những trường hợp nghiêm trọng [2]. Nhưng đề khắc phục hậu quả của nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ cần rất nhiều chi phí và thời gian, đo đó gánh nặng kinh tế dé lại cũng là một van đề lớn. Vi thé các nhà khoa học đã nghiên cứu rất nhiều phương pháp dé áp dụng loại bỏ kim loại nặng ra khỏi nước thải như kết tủa hóa học, lắng đọng điện, thẩm thấu ngược, đông tụ, trao đồi ion và hap phụ.
Trong các phương pháp trên thì phương pháp hap phụ nhận được nhiều sự quan tâm, nghiên cứu từ các nhà khoa học vì tính hiệu quả, đáng tin cậy, và tiết kiệm chi phí. Phương pháp này sử dụng rất nhiều vật liệu đa dang để loại bỏ chat 6 nhiễm ra khỏi nước như zeolite, nanosized metal oxides (NMOs), carbon-based materials, vật liệu khung kim loại hữu cơ (MOFs). Vat liệu MOFs đang được nghiên cứu rất rộng rãi trong phương pháp hap phụ. từ việc hap phụ phầm nhuộm đến hấp phụ kim loại nặng vì cấu trúc và tính chất đặc biệt của chúng.