Luận văn nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp cấu trúc nano Fe3O4 than sinh học để xử lý hấp phụ thuốc nhuộm màu

Ngành công nghiệp dệt nhuộm tại Việt Nam đang đối mặt với tình trạng ô nhiễm nước nghiêm trọng. Nước thải từ quy trình sản xuất chứa nhiều hóa chất độc hại, thuốc nhuộm và các chất hữu cơ, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe con người. Theo thống kê, mỗi năm có hàng triệu tấn nước thải được thải ra mà không qua xử lý, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước. Việc xử lý nước thải là cần thiết để giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường. Các phương pháp xử lý như hấp phụ, lắng đọng, và thẩm thấu ngược đã được áp dụng, trong đó hấp phụ là một kỹ thuật hiệu quả để loại bỏ các chất ô nhiễm. Sự phát triển của công nghệ nano đã mở ra hướng đi mới trong việc xử lý nước thải, đặc biệt là việc sử dụng vật liệu nano như Fe3O4 để cải thiện hiệu suất hấp phụ.

Vật liệu nano Fe3O4 có kích thước nhỏ, diện tích bề mặt lớn và tính chất từ tính đặc biệt, giúp tăng cường khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm trong nước. Tuy nhiên, Fe3O4 dễ bị oxi hóa và kết tụ, làm giảm hiệu quả sử dụng. Để khắc phục nhược điểm này, việc kết hợp Fe3O4 với than sinh học là một giải pháp khả thi. Than sinh học có nguồn gốc từ các phế phẩm nông nghiệp, có cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn, giúp tăng cường khả năng hấp phụ. Sự kết hợp giữa vật liệu nano và than sinh học không chỉ nâng cao hiệu quả hấp phụ mà còn giảm chi phí sản xuất, tạo ra một giải pháp bền vững cho việc xử lý nước thải ô nhiễm.

Quá trình hấp phụ của vật liệu nano Fe3O4 và than sinh học phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ pH, nồng độ thuốc nhuộm, khối lượng chất hấp phụ và thời gian hấp phụ. Nghiên cứu cho thấy, khi pH tăng, khả năng hấp phụ của vật liệu cũng tăng lên, giúp loại bỏ hiệu quả các ion kim loại nặng và chất màu hữu cơ. Các mô hình động học và nhiệt động học như Langmuir và Freundlich được sử dụng để mô tả quá trình hấp phụ, cho thấy sự tương tác giữa vật liệu nano và các chất ô nhiễm. Việc hiểu rõ cơ chế hấp phụ sẽ giúp tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải, nâng cao hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

Nghiên cứu về vật liệu nano Fe3O4 kết hợp với than sinh học không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại ứng dụng thực tiễn cao trong việc xử lý nước thải. Việc sử dụng vật liệu nano giúp cải thiện chất lượng nước, giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Hơn nữa, nghiên cứu này còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các vật liệu hấp phụ hiệu quả, thân thiện với môi trường, từ đó góp phần vào việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Sự kết hợp giữa công nghệ nano và than sinh học có thể được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, từ dệt nhuộm đến xử lý nước thải công nghiệp.