Nghiên cứu chế tạo hạt nano sắt hóa trị 0 (Fe0) nhằm ứng dụng trong xử lý môi trường nước



Ô nhiễm môi trƣờng, suy thoái tài nguyên và biến đổi khí hậu đang là thách thức lớn nhất của nhân loại trong thế kỷ XXI. Các mối nguy hại này đã và đang làm thay đổi toàn diện, sâu sắc các hệ sinh thái tự nhiên, đời sống kinh tế - xã hội, đe dọa nghiêm trọng đến môi trƣờng, năng lƣợng, lƣơng thực trên phạm vi toàn cầu. Đặc biệt, hiện nay tình trạng ô nhiễm trong môi trƣờng nƣớc và đất đang là mối nguy cơ báo động. Các chất ô nhiễm đƣợc sinh ra bằng nhiều nguồn. Chẳng hạn nhƣ việc sử dụng quá nhiều phân đạm chứa nhiều NO-3 trong nông nghiệp, ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật, chất thải công nghiệp có chứa SO2, NO2 và các kim loại nặng nhƣ chì, arsen, crom, cadimi… Tại các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc do không có công trình và thiết bị xử lý nƣớc thải. Đối với nƣớc thải chƣa đƣợc xử lý, hàm lƣợng xyanua vƣợt đến 84 lần, H2S vƣợt 4,2 lần, hàm lƣợng NH3 vƣợt 84 lần tiêu chuẩn cho phép.

Hàm lƣợng ion kim loại trong nƣớc thải vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của con ngƣời. Nhiễm độc Asen trong thời gian dài làm tăng nguy có gây ƣng thƣ bàng quang, thận, gan và phổi. Asen còn gây ra các chứng bệnh về tim. Zn còn có khả năng gây ung thƣ đột biến, gây ngộ độc hệ thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm. Đặc biệt, với đặc tính tồn tại lâu trong môi trƣờng, không bị vi sinh phân hủy, khi vào cơ thể chất hữu cơ mang màu làm tăng nguy cơ ung thƣ, sảy thai, dị tật bẩm sinh và các bệnh về da, hô hấp. Sử dụng vật liệu nano Fe0 (nano Zero-valent iron) đang trở thành một sự lựa chọn ngày càng phổ biến cho việc xử lý chất độc hại và khắc phục các khu vực bị ô nhiễm. Fe hóa trị 0 là chất khử mạnh, có hoạt tính khá tốt trong các phản ứng phân hủy các hợp chất chứa Clo, Nitơ, hợp chất chứa nhân thơm nhƣ benzen, phenol, các hợp chất hữu cơ mang màu. Có rất nhiều phƣơng pháp để chế tạo vật liệu sắt kích thƣớc nano nhƣ phƣơng pháp nghiền, phƣơng pháp vi nhũ tƣơng, đồng kết tủa, khử hóa học… Trong đó, phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến nhất để chế tạo vật liệu sắt kích thƣớc nano ứng dụng trong môi trƣờng là phƣơng pháp khử borohiđrit. Phƣơng pháp này đơn giản, hiệu suất cao, cho hạt có kích thƣớc nhỏ và độ đồng đều cao.

Khóa luận đƣợc thực hiện với đề tài: “Nghiên cứu chế tạo hạt nano sắt hóa trị 0 (Fe0) nhằm ứng dụng trong xử lý môi trường nước”. Mục đích của khóa luận là bƣớc đầu nghiên cứu chế tạo vật liệu sắt kích thƣớc nano bằng phƣơng pháp khử borohiđrit và xem xét khả năng xử lý chất hữu cơ mang màu của vật liệu này ở quy mô phòng thí nghiệm dựa trên phản ứng phân hủy xanh metylen.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm các nội dung sau:

- Nghiên cứu qui trình chế tạo ZVI kích thƣớc nhỏ hơn 100 nm.

- Nghiên cứu quy trình bọc hạt nano ZVI trong môi trƣờng phân tán phù hợp.

- Nghiên cứu các tính chất hạt nano ZVI và hạt ZVI bọc, xác định cấu trúc và kích thƣớc hạt nano, hạt bọc.

- Nghiên cứu hoạt tính của hạt nano ZVI và hạt ZVI bọc trong phản ứng phân hủy xanh metylen


LINK DOWNLOAD



Ô nhiễm môi trƣờng, suy thoái tài nguyên và biến đổi khí hậu đang là thách thức lớn nhất của nhân loại trong thế kỷ XXI. Các mối nguy hại này đã và đang làm thay đổi toàn diện, sâu sắc các hệ sinh thái tự nhiên, đời sống kinh tế - xã hội, đe dọa nghiêm trọng đến môi trƣờng, năng lƣợng, lƣơng thực trên phạm vi toàn cầu. Đặc biệt, hiện nay tình trạng ô nhiễm trong môi trƣờng nƣớc và đất đang là mối nguy cơ báo động. Các chất ô nhiễm đƣợc sinh ra bằng nhiều nguồn. Chẳng hạn nhƣ việc sử dụng quá nhiều phân đạm chứa nhiều NO-3 trong nông nghiệp, ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật, chất thải công nghiệp có chứa SO2, NO2 và các kim loại nặng nhƣ chì, arsen, crom, cadimi… Tại các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc do không có công trình và thiết bị xử lý nƣớc thải. Đối với nƣớc thải chƣa đƣợc xử lý, hàm lƣợng xyanua vƣợt đến 84 lần, H2S vƣợt 4,2 lần, hàm lƣợng NH3 vƣợt 84 lần tiêu chuẩn cho phép.

Hàm lƣợng ion kim loại trong nƣớc thải vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của con ngƣời. Nhiễm độc Asen trong thời gian dài làm tăng nguy có gây ƣng thƣ bàng quang, thận, gan và phổi. Asen còn gây ra các chứng bệnh về tim. Zn còn có khả năng gây ung thƣ đột biến, gây ngộ độc hệ thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm. Đặc biệt, với đặc tính tồn tại lâu trong môi trƣờng, không bị vi sinh phân hủy, khi vào cơ thể chất hữu cơ mang màu làm tăng nguy cơ ung thƣ, sảy thai, dị tật bẩm sinh và các bệnh về da, hô hấp. Sử dụng vật liệu nano Fe0 (nano Zero-valent iron) đang trở thành một sự lựa chọn ngày càng phổ biến cho việc xử lý chất độc hại và khắc phục các khu vực bị ô nhiễm. Fe hóa trị 0 là chất khử mạnh, có hoạt tính khá tốt trong các phản ứng phân hủy các hợp chất chứa Clo, Nitơ, hợp chất chứa nhân thơm nhƣ benzen, phenol, các hợp chất hữu cơ mang màu. Có rất nhiều phƣơng pháp để chế tạo vật liệu sắt kích thƣớc nano nhƣ phƣơng pháp nghiền, phƣơng pháp vi nhũ tƣơng, đồng kết tủa, khử hóa học… Trong đó, phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến nhất để chế tạo vật liệu sắt kích thƣớc nano ứng dụng trong môi trƣờng là phƣơng pháp khử borohiđrit. Phƣơng pháp này đơn giản, hiệu suất cao, cho hạt có kích thƣớc nhỏ và độ đồng đều cao.

Khóa luận đƣợc thực hiện với đề tài: “Nghiên cứu chế tạo hạt nano sắt hóa trị 0 (Fe0) nhằm ứng dụng trong xử lý môi trường nước”. Mục đích của khóa luận là bƣớc đầu nghiên cứu chế tạo vật liệu sắt kích thƣớc nano bằng phƣơng pháp khử borohiđrit và xem xét khả năng xử lý chất hữu cơ mang màu của vật liệu này ở quy mô phòng thí nghiệm dựa trên phản ứng phân hủy xanh metylen.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm các nội dung sau:

- Nghiên cứu qui trình chế tạo ZVI kích thƣớc nhỏ hơn 100 nm.

- Nghiên cứu quy trình bọc hạt nano ZVI trong môi trƣờng phân tán phù hợp.

- Nghiên cứu các tính chất hạt nano ZVI và hạt ZVI bọc, xác định cấu trúc và kích thƣớc hạt nano, hạt bọc.

- Nghiên cứu hoạt tính của hạt nano ZVI và hạt ZVI bọc trong phản ứng phân hủy xanh metylen


LINK DOWNLOAD

M_tả
M_tả

Không có nhận xét nào: