Nghiên cứu ứng dụng nanocomposite TNTsio2 để hấp phụ ion đồng (II) trong dung dịch nước

• Tác giả: Nguyen Thuy Trang
• Người hướng dẫn: Prof. Ruey- an Doong
• Trường học: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
• Chuyên ngành: Environmental Science and Management
• Đề tài: Ứng Dụng Nanocomposite Titanate Nanotubes Silicon Dioxide (TNT@SiO2) Trong Hấp Phụ Ion Đồng (II) Trong Nước
• Loại tài liệu: bachelor thesis
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thai Nguyen

• ACKNOWLEAGEMENT
• ABSTRACT
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• LIST OF ABBREVIATIONS
• 1. PART I: Research rationale
• 1.1. Definition and sources of heavy metals
• 1.2. Characteristics of heavy metals
• 1.3. Heavy metals pollution in the world and Vietnam
• 1.4. Heavy metals pollution in the soil
• 1.5. Heavy metals pollution in coastal, marine environment
• 1.6. Effecting of heavy metals to environment and human’s health
• 1.7. The characteristics and health effects of Copper
• 2. MATERIALS AND METHODS
• 2.1. The synthesis of TNT
• 2.2. The synthesis of TNT@SiO2 nanocomposite
• 2.3. The methods for determining the characteristics of materials
• 2.3.1. Scanning Electron Microscopy (SEM)
• 2.3.2. Transmission Electron Microscopy (TEM)
• 2.3.3. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)
• 2.3.4. Atomic absorption spectroscopy
• 2.3.5. The X-ray diffraction of TNT, SiO2 and SiO2@TNT composite
• 2.4. Morphology of TNT, SiO2 and TNT@SiO2 composite
• 2.5. Fourier transform infrared (FTIR) spectrum of SiO2, the synthesis TNT and TNT@SiO2
• 2.6. Application of TNT@SiO2 for the adsorption Cu(II) ion
• 3. DISCUSSION AND CONCLUSION

I. Giới thiệu về vật liệu nanocomposite titanate nanotubes và silicon dioxide TNT SiO2

Nanocomposite titanate nanotubes kết hợp với silicon dioxide (TNT@SiO2) là một vật liệu tiên tiến được nghiên cứu để xử lý ô nhiễm nước, đặc biệt là hấp phụ ion đồng (II). Vật liệu này được tạo ra thông qua phương pháp thủy nhiệt, kết hợp TiO2 và SiO2 từ các nguồn tái chế như màn hình LCD. TNT@SiO2 có diện tích bề mặt lớn, cấu trúc xốp và khả năng hấp phụ kim loại nặng hiệu quả. Nghiên cứu này nhằm mục đích tạo ra vật liệu mới để xử lý nước ô nhiễm, góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Cấu trúc và tính chất của TNT SiO2

Titanate nanotubes (TNT) có cấu trúc ống nano với diện tích bề mặt lớn và khả năng hấp phụ cao. Khi kết hợp với silicon dioxide, cấu trúc của TNT được cải thiện, tạo thành liên kết -O-Ti-O-Si-, làm tăng hiệu quả hấp phụ. TNT@SiO2 cũng có tính ổn định hóa học và nhiệt, không độc hại, phù hợp cho ứng dụng trong xử lý nước.

1.2. Ứng dụng của TNT SiO2 trong xử lý nước

TNT@SiO2 được sử dụng để hấp phụ ion đồng (II) trong nước. Kết quả nghiên cứu cho thấy, 100% ion đồng (II) được hấp phụ và tách khỏi dung dịch nước trong vòng 30 phút. Điều này chứng tỏ hiệu quả vượt trội của vật liệu này trong việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng.

II. Phương pháp tổng hợp và đặc tính của TNT SiO2

Quá trình tổng hợp TNT@SiO2 bao gồm các bước chính: tổng hợp titanate nanotubes và kết hợp với silicon dioxide thông qua phương pháp thủy nhiệt. Các đặc tính của vật liệu được xác định bằng các kỹ thuật như XRD, SEM, TEM, FTIR và AAS. Kết quả cho thấy, TNT@SiO2 có cấu trúc nano đồng nhất và khả năng hấp phụ cao.

2.1. Quy trình tổng hợp TNT SiO2

Titanate nanotubes được tổng hợp từ TiO2, sau đó kết hợp với silicon dioxide từ nguồn tái chế. Quá trình này tạo ra vật liệu TNT@SiO2 với diện tích bề mặt lớn và cấu trúc xốp, phù hợp cho hấp phụ kim loại nặng.

2.2. Phân tích đặc tính vật liệu

Các kỹ thuật như XRD, SEM và TEM được sử dụng để phân tích cấu trúc và hình thái của TNT@SiO2. Kết quả cho thấy vật liệu có cấu trúc nano đồng nhất và khả năng hấp phụ cao. FTIR được sử dụng để xác định các liên kết hóa học trong vật liệu.

III. Hiệu quả hấp phụ ion đồng II của TNT SiO2

TNT@SiO2 chứng minh hiệu quả cao trong việc hấp phụ ion đồng (II) trong nước. Kết quả thí nghiệm cho thấy, 100% ion đồng (II) được hấp phụ trong vòng 30 phút. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng của vật liệu này trong xử lý nước ô nhiễm kim loại nặng.

3.1. Cơ chế hấp phụ ion đồng II

Cơ chế hấp phụ ion đồng (II) của TNT@SiO2 dựa trên sự tương tác giữa bề mặt vật liệu và ion kim loại. Diện tích bề mặt lớn và cấu trúc xốp của vật liệu tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hấp phụ.

3.2. Ứng dụng thực tế trong xử lý nước

TNT@SiO2 có thể được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp, đặc biệt là các ngành sản xuất có chứa kim loại nặng. Vật liệu này góp phần giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

IV. Kết luận và triển vọng ứng dụng

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của TNT@SiO2 trong việc hấp phụ ion đồng (II) trong nước. Vật liệu này có tiềm năng lớn trong ứng dụng thực tế, đặc biệt là trong lĩnh vực xử lý nước ô nhiễm kim loại nặng. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và mở rộng ứng dụng của vật liệu.

4.1. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Cần nghiên cứu thêm về khả năng hấp phụ các kim loại nặng khác của TNT@SiO2, cũng như tối ưu hóa quy trình tổng hợp để nâng cao hiệu quả và giảm chi phí.

4.2. Ứng dụng rộng rãi trong bảo vệ môi trường

TNT@SiO2 có thể được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt, góp phần giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng và bảo vệ sức khỏe con người.