NTTƯ NCKH 05 Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TÁT THÀNH Đơn vị chủ trì Trường Đại học Nguyễn Tất Thành BÁO CÁO TỎNG KẾT ĐÈ TÀI NCKH DÀNH CHO CÁN Bộ GIẢNG VIÊN NĂM 2020 TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứ.
NTTƯ-NCKH-05 Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TÁT THÀNH Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Nguyễn Tất Thành BÁO CÁO TỎNG KẾT ĐÈ TÀI NCKH DÀNH CHO CÁN Bộ - GIẢNG VIÊN NĂM 2020 TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng cấu trúc ứng dụng hấp phụ so kháng sinh vật liệu composite có ngn gơc từ ZIF-8 Số hợp đồng : 2020.01.147/HĐ-KHCN Chù nhiệm đề tài: ThS Trần Văn Thuận Đơn vị cơng tác: Viện Kì thuật Cơng nghệ cao NTT Thời gian thực hiện: 06 tháng (Từ tháng 6/2020 đến tháng 12/2020) TP Hồ Chỉ Minh, tháng 12 năm 2020 MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT iv DANH MỤC HÌNH V ĐẶT VÁN ĐỀ viii CHƯƠNG I TỐNG QUAN VÀ QUY TRÌNH TỐNG HỢP VẬT LIỆU 1.1 Hiện trạng ô nhiễm chất kháng sinh 1.1.1 Hiện trạng ô nhiễm chất kháng sinh Việt Nam 1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm chất kháng sinh thếgiới 1.2 Tổng quan phương pháp xử lý ô nhiễm chất kháng sinh 1.2.1 Hấp phụ (adsorption) 1.2.2 Sinh học (biodegradation) 1.2.3 Quang hóa (photodegradation) 1.2.4 Oxy hóa bậc cao (advanced oxidation processes) 1.2 Giới thiệu vật liệu khung kim vật liệu composite 1.2.1 Vật liệu khung kim (MOFs) 1.2.2 Vật liệu khung kim ZIF-8 12 1.2.3 Vật liệu carbon từ ZIF-8 14 1.2.4 ứng dụng vật liệu xử lý ô nhiễm chất kháng sinh 15 CHƯƠNG II NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨƯ 19 2.1 Nội dung nghiên cứu 19 2.1.1 Hóa chất thiết bị thí nghiệm 19 2.1.2 Quy trình tổng họp vật liệu khung kim ZIF-8 21 2.1.3 Quy trình tổng họp vật liệu ZPC800 từ ZIF-8 21 2.1.4 Nghiên cứu khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ TCC CFX 21 2.1.5 Quy trình pha mầu tiến hành thí nghiệm 21 2.1.6 Các cơng thức tính 22 2.2 Phương pháp nghiên cứu 23 2.2.1 Phương pháp thu thập số liệu 23 2.2.2 Phương pháp đánh giá tính chất vật lý cùa vật liệu 23 2.2.3 Phương pháp xác định số động học, đẳng nhiệt hấp phụ nhiệt động học .23 2.2.4 Phương pháp phân tích sai số 26 2.3 Địa điểm nghiên cứu 26 2.4 Mục tiêu nghiên cứu 27 2.4.1 Mục tiêu tổng quát đề tài 27 2.4.2 Mục tiêu cụ thể đề tài 27 2.5 Tính mới, tính độc đáo tính sáng tạo 27 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN cứu VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Đặc trưng cấu trúc vật liệu ZIF-8 ZPC800 30 3.1.1 Phân tích phổ nhiễu xạ tia X 30 3.1.2 Phân tích phổ hồng ngoại 31 3.1.3 Phân tích đường cong hấp phụ giải hấp phụ nitrogen 32 3.1.3 Phân tích ảnh hiển vi điện tử 33 3.1.8 Phân tích định lượng nhóm chức chuẩn độ Boehm 33 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới khả hấp phụ TCC CFX 34 3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến khả hấp phụ TCC CFX .34 3.2.2 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ TCC CFX 35 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến khả hấp phụ TCC CFX 36 3.2.4 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu đến khả hấp phụ TCC CFX 36 3.2.5 Ảnh hưởng cùa lượng chất hấp phụ đến khả hấp phụ TCC CFX 37 3.3 Các mơ hình hấp phụ 38 3.3.1 Mơ hình động học hấp phụ TCC CFX 38 3.3.2 Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ TCC CFX 39 3.3 Nghiên cứu khả tái sử dụng vật liệu 40 3.4 Nghiên cứu chế hấp phụ 41 ii 3.5 So sánh kết đề tài với nghiên cứu khác 43 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 4.1 Kết luận .45 4.2 Kiến nghị .45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 PHỤ LỤC 4: SẢN PHẦM ĐÈ TÀI 54 PHỤ LỤC 5: HỢP ĐÒNG VÀ THUYẾT MINH ĐỀ CƯƠNG 54 iii DANH MỤC VIẾT TẤT Ký hiệu Chữ viết tắt đầy đii/tiếng Anh Ý nghĩa tương ứng (nếu có) TGA Thermal gravimetric analysis phân tích nhiệt trọng lượng FT- IR Fourier transformation infrared Pho Hap thụ Hong Ngoại AAS Atomic Absorption Pho hap thụ nguyên tử Spectrophotometric SEM Scanning electron microscope Kính hien vi điện tử quét XRD X-ray diffraction Phổ nhiều xạ tia X WWTPs Wastewater treatment plants Nhà máy xử lý nước thải PPCPs Pharmaceuticals and Personal-Care Dược phẩm sản phẩm chăm Products sóc cá nhân MPC Magnetic mesoporous carbon Carbon xốp SBUs Secondary building units Đơn vị cấu trúc thứ cấp IV DANH MỤC HÌNH Trang Hình Nội dung Hình 1.1 Một số loại kháng sinh sử dụng phô biến chăn nuôi Nguồn: BioSpring Vietnam 2016 Hình 1.2 Cấu trúc hóa học số chất kháng sinh biến nông lâm nghiệp, thủy hải sản Hình 1.3 Tiềm hấp phụ kháng sinh cephalexin bang carbon gắn từ tính tổng hợp từ nhựa PET Hình 1.4 So đồ sử dụng xúc tác quang phân hủy chất kháng sinh Hình 1.5 MOFs có vị trí kim loại mở: a) Fe (II) carboxylate, b) H2O vị trí 10 trục loại bở, c) MOF-199 xốp Hình 1.6 Khung cluster kim loại-carboxylate ligand 11 Hình 1.7 Một số dạng cấu trúc hình học thường gặp vật liệu ZIF: (a) Thiết 13 kế cấu trúc ZIF sử dụng tâm kim loại dang tứ diện imidazolate để tạo thành cấu trúc tứ diện ZIF; (b) lựa chọn cầu nối imidazolate để tổng họp ZIF; (c) số cấu trúc đơn tinh thể ZIF-8, ZIF90, ZIF-300, ZIF-412, ZIF-615 Hình 1.8 Minh họa quy trình tong hợp vật liệu composite sở ZIF-8 14 Hình 1.9 Cấu trúc chất kháng sinh (a) ciprofloxacin (b) tetracycline 15 (mơ chương trình Chem3D) Hình 1.10 ứng dụng rộng rài vật liệu MOFs nhiều lĩnh vực khác 17 Hình 1.11 Cơ che hấp phụ đề nghị nghiên cứu hấp phụ 18 Hình Sơ đồ minh họa ứng dụng ZPC800 từ ZIF-8 xử lý kháng 29 sinh TCC CFX Hình 3.1 Phổ nhiễu xạ tia X ZIF-8 ZPC800 V 30 Hình 3.2 Phổ hồng ngoại ZIF-8 ZPC800 31 Hình 3.3 Đường cong hấp phụ/giải hấp phụ nitrogen ZIF-8 ZPC800 32 Hình 3.4 Ảnh SEM (a) TEM (b) vật liệu ZPC800 33 Hình 3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mầu đến khả hấp phụ TCC 35 CFX Hình 3.6 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ TCC CFX 35 Hình 3.7 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến khả hấp phụ TCC 36 CFX Hình 3.8 Ảnh hưởng nong độ ban đầu đến khả hấp phụ TCC 37 CFX Hình 3.9 Ánh hưởng lượng chất hấp phụ đến khả hấp phụ TCC 38 CFX Hình 3.10 Nghiên cứu tái sử dụng vật liệu ZPC800 41 Hình 3.11 Cơ chế đề nghị trình hấp phụ TCC CFX lên vật liệu 43 ZPC800 VI DANH MỤC BANG Bảng Nội dung Bảng 1.1 Một số SBUs thường gặp 12 Bảng 1.2 Một số tính chất hóa lý kháng sinh ciprofloxacin 16 Trang tetracycline Bảng 2.1 Danh mục hóa chất sử dụng nghiên cứu 19 Bảng 2.2 Danh mục dụng cụ thí nghiệm 19 Bảng 2.3 Danh mục thiết bị thí nghiệm 20 Bảng 3.1 Định lượng nhóm chức vật liệu ZIF-8 ZPC800 34 Bảng 3.2 Các số động học hấp phụ 38 Bảng 3.3 Các số đẳng nhiệt hấp phụ 40 Bảng 3.4 So sánh giá trị diện tích bề mặt dung lượng hấp phụ 43 vật liệu vii ĐẶT VẤN ĐÈ Hiện nay, tình trạng nhiễm kháng sinh nguồn nước (sinh hoạt, ngầm, sông suối, ) ngày trở nên biến Các nguồn gây ô nhiễm chủ yếu nước phần đến từ nước thải chưa qua công đoạn xử lý nhà máy dược phấm bệnh viện, phần 1ĨTL đến từ tình trạng sử dụng mức chất kháng sinh (ciprofloxacin, tetracycline, ) nuôi thủy hải sản Điều dễ dàng dần đến ton dư chúng nước, qua gây tác động khơng nhỏ đen chất lượng nguồn nước Mà khơng có biện pháp xử lý nào, nguồn nước ô nhiễm chất kháng sinh sè trực tiếp gián tiếp ảnh hướng xấu tới người thông qua chuỗi thức ăn Các nhiều công nghệ xử lý (như màng lọc nano, sinh học, trao đối ion, oxy hóa bậc cao, điện hóa, ) áp dụng; nhiên, chất cấu trúc hóa học bền vừng, chất kháng sinh (ciprofloxacin, tetracycline, ) khó bị phân hủy khó xử lý Mặt khác, chi phí cho q trình xử lý khơng nhỏ Vì vậy, việc xử lý nước thải nhà máy, khu công nghiệp phương pháp đơn giản, chi phí thấp hiệu cao vơ cần thiết địi hỏi đầu tư nghiên cứu Trong phương pháp xử lý chất kháng sinh, hấp phụ sử dụng vật liệu hệ hiệu cao khả tái sử dụng tốt vấn đề đáng quan tâm đầu tư Đe đạt hiệu xử lý cao, vật liệu cần đạt độ xốp cao, khả dễ che tạo bề mặt giàu nhóm chức Vật liệu khung kim (MOFs, metal-organic frameworks) xem loại vật liệu tiên tiến, cấu trúc vô đa dạng sử dụng để làm chất hấp phụ xử lý môi trường Tuy nhiên, vật liệu MOFs bền vừng, đặc biệt môi trường nước Vật liệu carbon (ZPC) sở ZIF-8 (ZIF, zeolitic imidazolate framework) vật liệu composite đáp ứng yêu cầu chế tạo dễ dàng từ trình nung ZIF-8 Vật liệu ZPC tổng hợp có nhiều ưu điểm độ xốp cao, diện tích bề mặt lớn, có nhóm chức chứa nitrogen có the hấp phụ kháng sinh hiệu Do đó, đe tài lựa chọn vật liệu cho trình hấp phụ xử lý kháng sinh Việc nghiên cứu thành công đề tài "Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng cẩu trúc ứng dụng hấp phụ so khủng sinh vật liệu composite có nguồn gốc từZlF-8 sè sở cho việc đa dạng hóa phương pháp vật liệu xử lý nhiễm mơi trường, ưu tiên biện pháp, vật liệu thân thiện môi trường, phù họp với điều kiện nghiên cứu Việt Nam viii CHƯƠNGI TỐNG QUAN VÀ QUY TRÌNH TỐNG HỢP VẬT LIỆU 1.1 Hiện trạng ô nhiễm chất kháng sinh 1.1.1 Hiện trạng ỏ nhiễm chất kháng sinh Việt Nam Gần đây, vấn đề cấp bách nhận quan tâm đông đảo không nhà khoa học, ngành mà doanh nghiệp thủy sản vấn đề dư lượng chất kháng sinh sản phẩm tôm, cá vượt mức cho phép theo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm (HACCP) Ngày 9/6/2017 vừa qua, Cục Quản lý chất lượng nông lâm sản thủy sản nhận công thư Cục Quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) thông báo quan ngại tình hình lơ hàng thủy sản Việt Nam xuất khau sang Hoa Kỳ bị cảnh báo tồn dư chất kháng sinh vượt nhiều lần tiêu chất lượng theo quy định (thông báo số 1134/QLCL-CL1 ngày 04/07/2017) 13 loại kháng sinh sừ dụng nhiều 55 trại chăn ni Đồng Nai, Bình Dương ■Tylosin ■ Amoxĩllin ■ Gentamycin ■ Enrofloxacin ■ Penicillin ■ Lmcomycin ■ Tìamulin ■ Colistin Streptomycin ■ Norfloxacin ■ Tetracyclỉn ■ Ampicillin Florphenicol Hình 1.1 Một số loại kháng sinh sử dụng phô biến chăn nuôi Nguồn: BioSpring Vietnam 2016 Theo thống kê thông tin cảnh báo FDA từ năm 2009 tới - tính riêng thị trường Hoa Kỳ, Việt Nam có tới 62 lô hàng thủy sản 41 doanh nghiệp thủy sản bị FDA cảnh báo dư lượng chất kháng sinh Trong đó, cảnh báo gần (từ năm 2015 đến nay) FDA tập trung vào tiêu, gồm có tiêu chất kháng sinh danh mục cam (enroíloxacin ciprofloxacin) tiêu kháng sinh danh mục Theo Bảng 3.3, hệ số tương quan (7?adj)2 tính tốn lớn 0.85 Tuy nhiên, dựa giá trị (7?adj)2, mối tương quan mơ hình xuất theo thứ tự sau: Temkin > Langmuir > Freundlich cho hai đối tượng TCC CFX Trường họp này, hấp phụ TCC CFX lên ZPC800 bị chi phối mơ hình hấp phụ Temkin Theo đó, hấp thụ theo chế hấp phụ Temkin che phổ biến cho hấp phụ TCC CFX ZPC800 [80] Theo tính tốn từ phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, dung lượng hấp phụ tối đa (ộm) cao, từ 772.69 mg/g đến 905.12 mg/g (Bảng 3.3) Hơn nữa, hấp phụ kháng sinh TCC CFX lên chất hấp phụ ZPC800 trình thuận lợi hệ số Rl xác định từ phương trình (9) nghiên cứu phân bố den giá trị 1/n đạt phương trình (10) dao động từ 0.0-1.0 [70] Bảng 3.3 Các số đăng nhiệt hấp phụ Mơ hình Tham số Đơn vị TCC CFX Langmuir kt L/mg 0.0142 0.0170 Qm mg/g 772.69 905.14 R2 (adjusted) — 0.98 0.88 kr (mg/g)/(mg/L)1/n 14.25 17.67 1/n — 0.8176 0.8479 R2 (adjusted) — 0.96 0.85 ky L/mg 0.2897 0.2625 Bt — 106.1026 144.8563 R2 (adjusted) — 0.997 0.991 Freundlich Temkin 3.3 Nghiên cứu khả tái sử dụng vật liệu Khả tái sử dụng cao nhân tố quan trọng giúp giảm chi phí sản xuất vật liệu hấp phụ Các dung môi methanol nước thường sử dụng để 40 rửa giải chấp bị hấp phụ khỏi vật liệu hấp phụ chúng có hiệu cao thân thiên với mơi trường Theo đó, Hình 3.10 cho thấy vật liệu ZPC800 nanocomposite tái sử dụng lần mà có thay đồi đáng kể (< %) dung lượng hấp phụ lần thứ Qua đó, chứng minh tiềm tái sử dụng vật liệu ZPC800 rõ ràng Hình 3.10 Nghiên cứu tái sử dụng vật liệu ZPC800 3.4 Nghiên cứu chế hấp phụ Đe tìm hiếu rõ hon chế hấp phụ kháng sinh TCC CFX lên bề mặt vật liệu ZPC800, giả thuyết dựa kết đo đặc trưng cấu trúc kết hấp phụ trình bày phần Đầu tiên, đặc điếm cấu tạo phân tử TCC CFX diện họp chất lưỡng tính nhóm chức (-NR1R2, -NHR3, -NH2, COOH, ) chúng có the tương tác với acid base Do đó, mơi trường nước, chúng dễ dàng nhận proton (protonability) cho proton (deprotonability) điều kiện thích hợp Các điều kiện bị kiếm sốt pH dung dịch Vì pH có vai trị quan trọng chế hấp phụ TCC CFX Đối với CFX, giá trị số phân ly pK.a.1 = 5.9, and pKa,2 = 8.9 [81], Do đó, CFX diện trạng thái ion hóa bao gom: cation CFXH2+ (pH < 5.9), trung hòa CFXH0(+/-’ (5.9 < pH < 8.9), anion: CFX (pH > 8.9) Trong đó, TCC có giá trị 41 số phân ly pKa.1 = 3.3, pKa,3 = 7.7, and pKa,3 = 9.7 Trong điều kiện pH khác nhau, phân tử TCC có trạng thái ion hóa khác nhau: cation TCCH3+ (pH < 3.3), trung hòa TCCH2o(+/-) (3.7 < pH < 7.7), anion TCCH (7.7 < pH < 9.7) TCC2 (pH > 9.7) [82] Theo Hình 3.8, giá trị pH tối ưu TCC CFX Tại giá trị này, TCC CFX tồn trạng thái trung hịa CFXH°(+/_) TCCH2o(+/_ \ Do đó, chúng có thê có nhóm cho H (H-donors) nhận H (H-acceptors) Các nhóm có khả vai trị tương tác quan trọng tương tác hydrogen (H-bonding) giừa nhóm chức phân tử TCC (hoặc CFX) nhóm chức bề mặt ZPC800 thơng qua cầu nối “cho - nhận” (Hình 3.11) Thật vậy, phổ FT-IR kết định lượng chuẩn độ Boehm chứng minh ZPC800 có nhiều nhóm chức bề mặt N-H, N-C, C=N Ket tương tác H nhóm chức có the xảy Bảng 1.2 cho biết số lượng liên kết H TCC 25 cao nhiều so với số lượng kết H CFX 14 Do đó, TCC có khả tạo nhiều liên kết hơn, dần đến khả hấp phụ TCC tốt so với CFX (Hình 3.11) Các kết thực nghiệm chứng minh nhận định dung lượng hấp phụ TCC (320.5 mg/g) cao CFX (270.5 mg/g) Ngoài ra, hấp phụ TCC CFX lên ZPC800 (dù thấp mà có the lực đẩy tình điện trung tâm điện tích dấu be mặt ZPC với phân tử kháng sinh) vần tiếp tục xảy điểm pH khơng thích hợp (ví dụ pH pH 11) Điều có tương tác khác đồng tồn với tương tác H Theo Hình 3.16, số tương tác khác có the đe nghị là, tương tác 7I-7T tương tác n-7t Cơ sở cho giả thuyết phân tử TCC CFX có chức nhiều vịng thơm mà cung cấp nhiều hệ điện tử 71 liên hợp (7Ĩ-n conjugation), vòng thơm ZPC800 đến tù’ lớp carbon bao phủ Do tương tác 7T-7T tương tác n-7T chất hấp phụ 42 chất hấp phụ xảy Tác giả Jung đánh giá cao vai trò loại tương tác hấp phụ khác sinh [83], Hình 3.11 Cơ chế đề nghị trình hấp phụ TCC CFX lên vật liệu ZPC800 3.5 So sánh kết đề tài vói nghiên cứu khác Đe so sánh hiệu mặt xử lý TCC CFX, Bảng 3.4 tóm tắt kết lựa chọn vật liệu hấp phụ, diện tích bề mặt riêng theo phương pháp BET (Brunauer-EmmettTeller) dung lượng hấp phụ cực đại đạt cùa vật liệu khác bao gồm vật liệu carbon vật liệu nanocomposite Có thể thấy rằng, so với nghiên cứu khác, dung lượng hấp phụ cực đại nghiên cứu cao (772.69 mg/g TCC, 905.12 mg/g CFX) chứng tỏ ZPC800 có the vật liệu nanocomposite đầy hứa hẹn cho việc hấp thụ loại bỏ kháng sinh TCC CFX môi trường nước ô nhiễm Bảng 3.4 So sánh giá trị diện tích bề mặt dung lượng hấp phụ vật liệu Số Vật • liệu • Sbet (m2/g) Qm Tham khảo (mg/g) Tetracycline (TCC) 268 772.69 (*) Cu/Cu2O/CuO@C 80 112.5 [45] Carbon-doped g-CsN4 150 70 [46] ZPC800 43 Fe-loaded sludge biochar CoO@C-450 nanoparticles 82.78 104.86 [47] 224.03 769.43 [48] KOH-modified biochar 117.8 58.8 [49] Biochar BC-700 46.56 11.90 [50] Boron nitride (BN) nanosheets 1801.9 346.66 [51] Ball-milled biochar (BMWS600) 257.50 75.95 [52] 10 Fe3O4-g-CN@PEI-p-CD 57.12 833.33 [53] Ciprofloxacin (CFX) ZPC800 268 905.14 (*) Multiwall carbon nanotube 191.5 1.7446 [54] NH2-PC700 215.1 102.5 [55] Fe3O4 nanoparticles 140 51.02 [56] MPC800 199 90.9 [57] Surface functionalized NiS 22.458 971.83 [58] Sludge pyrochar (SPA-N-1100) 18.95 10.42 [59] Cu/Cu2Ơ/CuO@C 80 67.5 [45] N-doped carbon (MNPC-700-0.4) 171.29 1563.7 [60] 1556 283.44 [61] Fe3O4/GO/CP-l% bio- 10 nanocomposite Chú ý: (*) Trong nghiên cứu 44 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Ket luận Trong thời gian sáu tháng, thành viên đề tài thực đầy đủ nội dung khoa học công nghệ đề tài yêu cầu nhận sản phấm đầy đủ mặt số lượng, chất lượng theo yêu cầu đề (1) Đã thu thập tài liệu tống quan trạng ô nhiễm chất kháng sinh quy trình xử lý nước ngồi nước (2) Tìm hiểu đánh giá số loại vật liệu khung kim MOFs nay, đặc biệt cấu tạo tính chất chúng có ZIF-8, đưa nhìn tổng quan họ vật liệu (3) Xây dựng quy trình, tong họp thành cơng phân tích đặc trưng cấu trúc vật liệu ZIF-8 ZPC800 nanocomposite (4) Đã tiến hành khảo sát tối ưu hóa q trình hấp phụ TCC CFX loại vật liệu này, có nghiên cứu động học, đắng nhiệt, chế hấp phụ (5) Chứng minh khả bền hóa tái sử dụng vật liệu ZPC800 so với so loại vật liệu tiên tiến 4.2 Kiến nghị Mặc dù vật liệu nanocomposite có nguồn gốc từ khung kim nghiên cứu tương đối nhiều giới, song Việt Nam, vật liệu cịn mẻ Do đó, chưa có nhiều nghiên cứu đánh giá hiệu sử dụng vật liệu đe xử lý ô nhiễm nước chúa kim loại nặng, màu hữu có nồng độ cao có độc tính cao Ngồi ra, kết hợp với trung tâm nghiên cứu đe xây dựng mô hình ứng dụng vật liệu carbon lĩnh vực khác xúc tác quang, điện hóa, lưu trữ khí, dẫn truyền thuốc, thiết bị cảm ứng, xúc tác điện hóa pin điện Chủ nhiệm đề tài (Ký ghi rõ họ tên) ThS Trần Văn Thuận 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P.T Vân, T.T.T Vân, N.N.M Hà, B.D Cam, Đ.ọ Trung, Nghiên cứu khà xữ lý dư lượng thuốc kháng sinh họ p - Lactam Cefotaxin Natri môi trường nước bang than hoạt tính biến tính, VNU J Sci Nat Sci Technol 32 (2016) [2] Y Valcárcel, S.G Alonso, J.L Rodriguez-Gil, A Gil, M Catalá, Detection of pharmaceutically active compounds in the rivers and tap water of the Madrid Region (Spain) and potential ecotoxicological risk, Chemosphere 84 (2011) 1336-1348 [3] R Lopez-Sema, A Jurado, E Vazquez-Sune, J Carrera, M Petrovic, D Barcelo, Occurrence of 95 pharmaceuticals and transformation products in urban groundwaters underlying the metropolis of Barcelona, Spain, Environ Pollut 174 (2013) 305-315 [4] X Peng, K Zhang, c Tang, Ọ Huang, Y Yu, J Cui, Distribution pattern, behavior, and fate of antibacterials in urban aquatic environments in South China, J Environ Monit 13 (2011)446-454 [5] X Peng, Y Yu, c Tang, J Tan, Q Huang, z Wang, Occurrence of steroid estrogens, endocrine-disrupting phenols, and acid pharmaceutical residues in urban riverine water of the Pearl River Delta, South China, Sci Total Environ 397 (2008) 158-166 [6] Ọ Zheng, R Zhang, Y Wang, X Pan, J Tang, G Zhang, Occurrence and distribution of antibiotics in the Beibu Gulf, China: Impacts of river discharge and aquaculture activities, Mar Environ Res 78 (2012) 26-33 [7] L Gao, Y Shi, w Li, J Liu, Y Cai, Occurrence, distribution and bioaccumulation of antibiotics in the Haihe River in China, J Environ Monit 14 (2012) 1247-1254 [8] G Na, X Fang, Y Cai, L Ge, H Zong, X Yuan, z Yao, z Zhang, Occurrence, distribution, and bioaccumulation of antibiotics in coastal environment of Dalian, China, Mar Pollut Bull 69 (2013) 233-237 [9] s Zou, w Xu, R Zhang, J Tang, Y Chen, G Zhang, Occurrence and distribution of antibiotics in coastal water of the Bohai Bay, China: Impacts of river discharge and aquaculture activities, Environ Pollut 159 (2011) 2913-2920 [10] R Zhang, J Tang, J Li, Q Zheng, D Liu, Y Chen, Y Zou, X Chen, c Luo, G Zhang, Antibiotics in the offshore waters of the Bohai Sea and the Yellow Sea in China: occurrence, distribution and ecological risks, Environ Pollut 174 (2013) 71-77 [11] N Le-Minh, s J Khan, J.E Drewes, R.M Stuetz, Fate of antibiotics during municipal water recycling treatment processes, Water Res 44 (2010) 4295-4323 46 [12] J Rivera-Utrilla, G Prados-Joya, M Sanchez-Polo, M.A Ferro-Garcia, I Bautista-Toledo, Removal of nitroimidazole antibiotics from aqueous solution by adsorption/bioadsorption on activated carbon, J Hazard Mater 170 (2009) 298-305 [13] p Westerhoff, Y Yoon, s Snyder, E Wert, Fate of endocrine-disruptor, pharmaceutical, and personal care product chemicals during simulated drinking water treatment processes, Environ Sci Technol 39 (2005) 6649-6663 [14] c Adams, Y Wang, K Loftin, M Meyer, Removal of antibiotics from surface and distilled water in conventional water treatment processes, J Environ Eng 128 (2002) 253-260 [15] c.s McArdell, L Kovalova, H Siegrist, c Kienle, R Moser, T Schwartz, Input and elimination of pharmaceuticals and disinfectants from hospital wastewater, Eawag, Duebend Switz (2011) 95 [16] K Choi, s Kim, s Kim, Removal of tetracycline and sulfonamide classes of antibiotic compound by powdered activated carbon, Environ Technol 29 (2008) 333-342 [17] D Avisar, o Primor, I Gozlan, H Mamane, Sorption of sulfonamides and tetracyclines to montmorillonite clay, Water, Air, Soil Pollut 209 (2010) 439-450 [18] z Wang, X Yu, B Pan, B Xing, Norfloxacin sorption and its thermodynamics on surface- modified carbon nanotubes, Environ Sci Technol 44 (2009) 978-984 [19] S.K Bajpai, M Bhowmik, Poly (acrylamide-co-itaconic acid) as a potential ion-exchange sorbent for effective removal of antibiotic drug-ciprofloxacin from aqueous solution, J Macromol Sci Part A 48 (2010) 108-118 [20] R Ding, p Zhang, M Seredych, T.J Bandosz, Removal of antibiotics from water using sewage sludge-and waste oil sludge-derived adsorbents, Water Res 46 (2012) 4081-4090 [21] J Tolls, Sorption of veterinary pharmaceuticals in soils: a review, Environ Sci Technol 35 (2001) 3397-3406 [22] s Thiele-Bruhn, Pharmaceutical antibiotic compounds in soils-a review, J Plant Nutr Soil Sci 166 (2003) 145-167 [23] K Schauss, A Focks, H Heuer, A Kotzerke, H Schmitt, s Thiele-Bruhn, K Smalla, B.- M Wilke, M Matthies, w Amelung, Analysis, fate and effects of the antibiotic sulfadiazine in soil ecosystems, TrAC Trends Anal Chern 28 (2009) 612-618 [24] p Rai, K.p Singh, Valorization of Poly (ethylene) terephthalate (PET) wastes into magnetic carbon for adsorption of antibiotic from water: Characterization and application, J Environ Manage 207 (2018) 249-261 47 [25] K Kủmmerer, A Al-Ahmad, V Mersch-Sundermann, Biodegradability of some antibiotics, elimination of the genotoxicity and affection of wastewater bacteria in a simple test, Chemosphere 40 (2000) 701-710 [26] R Alexy, T Kủmpel, K Kiimmerer, Assessment of degradation of 18 antibiotics in the closed bottle test, Chemosphere 57 (2004) 505-512 [27] s Gartiser, E Urich, R Alexy, K Kiimmerer, Ultimate biodegradation and elimination of antibiotics in inherent tests, Chemosphere 67 (2007) 604-613 [28] A Carucci, G Cappai, M Piredda, Biodegradability and toxicity of pharmaceuticals in biological wastewater treatment plants, J Environ Sci Heal Part A 41 (2006) 1831-1842 [29] A Jia, Y Wan, Y Xiao, J Hu, Occurrence and fate of quinolone and fluoroquinolone antibiotics in a municipal sewage treatment plant, Water Res 46 (2012) 387-394 [30] B Li, T Zhang, Biodegradation and adsorption of antibiotics in the activated sludge process, Environ Sci Technol 44 (2010) 3468-3473 [31] K Kummerer, Antibiotics in the aquatic environment - A review - Part II, Chemosphere 75(2009)435-441 [32] c.w Knapp, L.A Cardoza, J.N Hawes, E.M.H Wellington, C.K Larive, D.w Graham, Fate and effects of enrofloxacin in aquatic systems under different light conditions, Environ Sci Technol 39 (2005) 9140-9146 [33] R Andreozzi, M Canterino, R Marotta, N Paxeus, Antibiotic removal from wastewaters: the ozonation of amoxicillin, J Hazard Mater 122 (2005) 243-250 [34] u Von Gunten, Ozonation of drinking water: Part I Oxidation kinetics and product formation, Water Res 37 (2003) 1443-1467 [35] M.L Adam, S.D Comfort, M.c Morley, D.D Snow, Remediating RDX-Contaminated Ground Water with Permanganate, J Environ Qual 33 (2004) 2165-2173 [36] E Chamberlain, c Adams, Oxidation of sulfonamides, macrolides, and carbadox with free chlorine and monochloramine, Water Res 40 (2006) 2517-2526 [37] LA Alaton, s Dogruel, E Baykal, G Gerone, Combined chemical and biological oxidation of penicillin formulation effluent, J Environ Manage 73 (2004) 155-163 [38] p Saritha, c Aparna, V Himabindu, Y Anjaneyulu, Comparison of various advanced oxidation processes for the degradation of 4-chloro-2 nitrophenol, J Hazard Mater 149 (2007)609-614 48 [39] E.s Elmolla, M Chaudhuri, The feasibility of using combined TÍO2 photocatalysis-SBR process for antibiotic wastewater treatment, Desalination 272 (2011) 218-224 [40] K Li, A Yediler, M Yang, s Schulte-Hostede, M.H Wong, Ozonation of oxytetracycline and toxicological assessment of its oxidation by-products, Chemosphere 72 (2008) 473- 478 [41] R.F Dantas, s Contreras, c Sans, s Esplugas, Sulfamethoxazole abatement by means of ozonation, J Hazard Mater 150 (2008) 790-794 [42] H Shemer, Y.K Kunukcu, K.G Linden, Degradation of the pharmaceutical metronidazole via uv, Fenton and photo-Fenton processes, Chemosphere 63 (2006) 269-276 [43] L.T.N Hạnh, Tổng hợp thăm dò hoạt tính xúc tác MOF-5, MOF-199, 2010 [44] s Kitagawa, Metal-organic frameworks (MOFs), Chem Soc Rev 43 (2014) 5415-5418 [45] Y Cui, Y Yue, G Qian, B Chen, Luminescent functional metal-organic frameworks, Chern Rev 112 (2011) 1126-1162 [46] M.-O Frameworks, S.-A.S.C Complexes, Comparing and Contrasting the Design, Synthesis, and Functionality of Metal-Organic Materials Cook, Chern Rev (Washington, DC, United States) 113 (2013) 734-777 [47] H.-C Zhou, J.R Long, O.M Yaghi, Introduction to metal-organic frameworks, (2012) [48] D.J Tranchemontagne, z Ni, M O’Keeffe, O.M Yaghi, Reticular chemistry of metal organic polyhedra, Angew Chemie Int Ed 47 (2008) 5136-5147 [49] Z.-Y Gu, C.-X Yang, N.A Chang, X.-P Yan, Metal-organic frameworks for analytical chemistry: from sample collection to chromatographic separation, Acc Chern Res 45 (2012)734-745 [50] D.J Tranchemontagne, J.L Mendoza-Cortes, M O’Keeffe, O.M Yaghi, Secondary building units, nets and bonding in the chemistry of metal-organic frameworks, Chern Soc Rev 38 (2009) 1257-1283 [51] M Jiang, X Cao, D Zhu, Y Duan, J Zhang, Hierarchically Porous N-doped Carbon Derived from ZIF-8 Nanocomposites for Electrochemical Applications, Electrochim Acta 196(2016) 699-707 [52] L Zhang, z Su, F Jiang, L Yang, J Qian, Y Zhou, w Li, M Hong, Highly graphitized nitrogen-doped porous carbon nanopolyhedra derived from ZIF-8 nanocrystals as efficient electrocatalysts for oxygen reduction reactions, Nanoscale (2014) 6590-6602 49 [53] Y Lu, D Wu, z Li, Ọ Lin, X Ma, z Zhang, s Xiang, MOFs-Derived Nano-CuO Modified Electrode as a Sensor for Determination of Hydrazine Hydrate in Aqueous Medium, Sensors 20 (2020) 140 [54] z Zhang, J Zhang, J Liu, z Xiong, X Chen, Selective and competitive adsorption of azo dyes on the metal-organic framework ZIF-67, Water, Air, Soil Pollut 227 (2016) 471 [55] L Jin, X Zhao, X Qian, M Dong, Nickel nanoparticles encapsulated in porous carbon and carbon nanotube hybrids from bimetallic metal-organic-frameworks for highly efficient adsorption of dyes, J Colloid Interface Sci 509 (2018) 245-253 [56] o Delgado-Friedrichs, M O’Keeffe, O.M Yaghi, Taxonomy of periodic nets and the design of materials, Phys Chern Chern Phys (2007) 1035-1043 [57] H.T.N Le, T V Tran, N.T.S Phan, T Truong, Efficient and recyclable Cu2(BDC)2(BPY)- catalyzed oxidative amidation of terminal alkynes: role of bipyridine ligand, Catal Sci Technol (2015) 851-859 [58] B Wang, X.-L Lv, D Feng, L.-H Xie, J Zhang, M Li, Y Xie, J.-R Li, H.-C Zhou, Highly stable Zr (IV)-based metal-organic frameworks for the detection and removal of antibiotics and organic explosives in water, J Am Chern Soc 138 (2016) 6204-6216 [59] M.R Azhar, H.R Abid, H Sun, V Periasamy, M.o Tadé, s Wang, Excellent performance of copper based metal organic framework in adsorptive removal of toxic sulfonamide antibiotics from wastewater, J Colloid Interface Sci 478 (2016) 344-352 [60] B.N Bhadra, I Ahmed, s Kim, S.H Jhung, Adsorptive removal of ibuprofen and diclofenac from water using metal-organic framework-derived porous carbon, Chern Eng J 314(2017) 50-58 [61] I Ahmed, B.N Bhadra, H.J Lee, S.H Jhung, Metal-organic framework-derived carbons: Preparation from ZIF-8 and application in the adsorptive removal of sulfamethoxazole from water, Catal Today 301 (2018) 90-97 [62] J.s Piccin, T.R.S Cadaval, L.A.A de Pinto, G.L Dotto, Adsorption isotherms in liquid phase: experimental, modeling, and interpretations, in: Adsorpt Process Water Treat Purif., Springer, 2017: pp 19-51 [63] V V Butova, A.p Budnik, E.A Bulanova, A V Soldatov, New microwave-assisted synthesis of ZIF-8, Mendeleev Commun 26 (2016) 43-44 [64] H.-L Jiang, B Liu, Y.-Ọ Lan, K Kuratani, T Akita, H Shioyama, F Zong, Q Xu, From Metal-Organic Framework to Nanoporous Carbon: Toward a Very High Surface Area and 50 Hydrogen uptake, J Am Chern Soc 133 (2011) 11854-11857 [65] L Wang, X Zhu, Y Guan, J Zhang, F Ai, w Zhang, Y Xiang, s Vijayan, G Li, Y Huang, G Cao, Y Yang, H Zhang, ZnO/carbon framework derived from metal-organic frameworks as a stable host for lithium metal anodes, Energy Storage Mater 11 (2018) 191- 196 [66] c Liang, Y Tang, X Zhang, H Chai, Y Huang, p Feng, ZIF-mediated N-doped hollow porous carbon as a high performance adsorbent for tetracycline removal from water with wide pH range, Environ Res 182 (2020) 109059 [67] s Li, X Zhang, Y Huang, Zeolitic imidazolate framework-8 derived nanoporous carbon as an effective and recyclable adsorbent for removal of ciprofloxacin antibiotics from water, J Hazard Mater 321 (2017) 711-719 [68] Y Zhang, Y Jia, L Hou, Synthesis of zeolitic imidazolate framework-8 on polyester fiber for PM2.5 removal, RSC Adv (2018) 31471-31477 [69] D Huang, Q Xin, Y Ni, Y Shuai, s Wang, Y Li, H Ye, L Lin, X Ding, Y Zhang, Synergistic effects of zeolite imidazole framework@graphene oxide composites in humidified mixed matrix membranes on CO2 separation, RSC Adv (2018) 6099-6109 [70] T Van Thuan, B.T.P Quynh, T.D Nguyen, V.T.T Ho, L.G Bach, Response surface methodology approach for optimization of Cu2+, NĨ2+ and Pb2+ adsorption using K.OH- activated carbon from banana peel, Surfaces and Interfaces (2017) 209-217 [71] Z.N Kayani, M Iqbal, s Riaz, R Zia, s Naseem, Fabrication and properties of zinc oxide thin film prepared by sol-gel dip coating method, Mater Sci Pol 33 (2015) 515-520 [72] T Van Tran, D.T.C Nguyen, T.T Nguyen, H.T.N Le, c Van Nguyen, T.D Nguyen, Metal-organic framework HK.UST-1-based Cu/Cu2O/CuO@C porous composite: Rapid synthesis and uptake application in antibiotics remediation, J Water Process Eng 36 (2020) 101319 [73] R.B Fidel, D.A Laird, M.L Thompson, Evaluation of modified Boehm titration methods for use with biochars, J Environ Qual 42 (2013) 1771-1778 [74] H.N Tran, Y.-F Wang, S.-J You, H.-P Chao, Insights into the mechanism of cationic dye adsorption on activated charcoal: The importance of n-It interactions, Process Saf Environ Prot 107 (2017) 168-180 [75] N.K Mondal, R Bhaumik, B Das, p Roy, J.K Datta, s Bhattacharyya, s Bhattacharjee, Neural network model and isotherm study for removal of phenol from aqueous solution by 51 orange peel ash, Appl Water Sei (2015) 271-282 [76] F Yu, D Chen, J Ma, Adsorptive removal of ciprofloxacin by ethylene diaminetetraacetic acid/p-cyclodextrin composite from aqueous solution, New J Chern 42 (2018) 2216-2223 [77] I Ali, Z.A AL-Othman, A Alwarthan, Synthesis of composite iron nano adsorbent and removal of ibuprofen drug residue from water, J Mol Liq 219 (2016) 858-864 [78] s Fan, Y Wang, z Wang, J Tang, J Tang, X Li, Removal of methylene blue from aqueous solution by sewage sludge-derived biochar: Adsorption kinetics, equilibrium, thermodynamics and mechanism, J Environ Chern Eng (2017) 601-611 [79] T.x Bui, H Choi, Adsorptive removal of selected pharmaceuticals by mesoporous silica SBA-15, J Hazard Mater 168 (2009) 602-608 [80] T Van Tran, Q.T.P Bui, T.D Nguyen, V.T.T Ho, L.G Bach, Application of response surface methodology to optimize the fabrication of ZnC12-activated carbon from sugarcane bagasse for the removal of Cu2+, Water Sci Technol 75 (2017) 2047-2055 [81] T Van Tran, D.T.C Nguyen, H.T.N Le, T.T.K Tu, N.D Le, K.T Lim, L.G Bach, T.D Nguyen, MIL-53 (Fe)-directed synthesis of hierarchically mesoporous carbon and its utilization for ciprofloxacin antibiotic remediation, J Environ Chern Eng (2019) 102881 [82] T Van Tran, D.T.C Nguyen, H.T.N Le, L.G Bach, D.-V.N Vo, K.T Lim, L.x Nong, T.D Nguyen, Combined Minimum-Run Resolution IV and Central Composite Design for Optimized Removal of Tetracycline Drug Over Metal-Organic Framework-Templated Porous Carbon, Molecules 24 (2019) 1887 [83] K -W Jung, J.-H Kim, J.-W Choi, Synthesis of magnetic porous carbon composite derived from metal-organic framework using recovered terephthalic acid from polyethylene terephthalate (PET) waste bottles as organic ligand and its potential as adsorbent for antibiotic tetracycline hydrochlo, Compos Part B Eng 187 (2020) 107867 [84] s Wu, X Zhao, Y Li, c Zhao, Ọ Du, J Sun, Y Wang, X Peng, Y Xia, z Wang, L Xia, Adsorption of ciprofloxacin onto biocomposite fibers of graphene oxide/calcium alginate, Chern Eng J 230 (2013) 389-395 [85] X Liu, s Lu, Y Liu, w Meng, B Zheng, Adsorption of sulfamethoxazole (SMZ) and ciprofloxacin (CIP) by humic acid (HA): characteristics and mechanism, RSC Adv (2017)50449-50458 [86] §.s Bayazit, S.T Danahoglu, M Abdel Salam, Ỏ Kerkez Kuyumcu, Preparation of 52 magnetic MIL-101 (Cr) for efficient removal of ciprofloxacin, Environ Sci Pollut Res 24 (2017)25452-25461 [87] w Li, c Guangcai, L Chen, z Jianfeng, s Kathryn, L Wang, G Chen, c Ling, J Zhang, K Szerlag, w Li, c Guangcai, L Chen, z Jianfeng, s Kathryn, Adsorption of ciprofloxacin on to bamboo charcoal: Effects of pH, salinity, cations, and phosphate, Environ Prog Sustain Energy 36 (2017) 1108-1115 [88] s Panneri, p Ganguly, M Mohan, B.N Nair, A.A.P Mohamed, K.G Warrier, U.S Hareesh, Photoregenerable, Bifunctional Granules of Carbon-Doped g-C3N4 as Adsorptive Photocatalyst for the Efficient Removal of Tetracycline Antibiotic, ACS Sustain Chern Eng (2017) 1610-1618 [89] X Yang, G Xu, H Yu, z Zhang, Preparation of ferric-activated sludge-based adsorbent from biological sludge for tetracycline removal, Bioresour Technol 211 (2016) 566-573 [90] A.M Huizar-Felix, c Aguilar-Flores, A Martinez-de-la Cruz, J.M Barandiarán, s Sepulveda-Guzman, R Cruz-Silva, Removal of Tetracycline Pollutants by Adsorption and Magnetic Separation Using Reduced Graphene Oxide Decorated with a-Fe2O3 Nanoparticles, Nanomaterials (2019) 313 53 PHỤ LỤC 3: DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN (ĐÃ CƠNG BĨ) HH Dang, DTC Nguyen, TT Nguyen, TTT Nguyen, DV N Vo, TD Nguyen, T Lee, TV Tran, Zeolitic-imidazolate framework-derived N-self-doped porous carbons with ultrahigh theoretical adsorption capacities for tetracycline and ciprofloxacin, Journal of Environmental Chemical Engineering (IF = 4.3, QI) Tình trạng: Đã nộp, chờ phản biện PHỤ LỤC 4: SẢN PHẤM ĐÈ TÀI PHỤ LỤC 5: HỢP ĐÒNG VÀ THUYẾT MINH ĐÈ CƯƠNG 1- Thuyết minh đề tài (photo ký với Trường) 2- Hợp đồng thực đề tài NCKH (photo ký với Trường) 54 ... Việc nghiên cứu thành công đề tài "Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng cẩu trúc ứng dụng hấp phụ so khủng sinh vật liệu composite có nguồn gốc từZlF -8 sè sở cho việc đa dạng hóa phương pháp vật liệu. .. Đặc trưng cấu trúc vật liệu ZIF- 8 ZPC800 3.1.1 Phân tích phổ nhiều xạ tia X Hình 3.1 Phổ nhiễu xạ tia X ZIF- 8 ZPC800 Hình 3.1 cho thấy liệu đặc trưng cấu trúc tinh thể hai vật liệu ZIF- 8 ZPC800... imidazolate để tổng họp ZIF; (c) số cấu trúc đơn tinh thể ZIF- 8, ZIF9 0, ZIF- 300, ZIF- 412, ZIF- 615 Hình 1 .8 Minh họa quy trình tong hợp vật liệu composite sở ZIF- 8 14 Hình 1.9 Cấu trúc chất kháng sinh (a)