(TIỂU LUẬN) NGHIÊN cứu TỔNG hợp, đặc TRƯNG và ỨNG DỤNG vật LIỆU NANOCOMPOSITE GrOMIL 101(cr) CHO hấp PHỤ CHẤT màu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VÀ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE GrO@MIL-101(Cr) CHO HẤP PHỤ CHẤT MÀU Giảng viên hướng dẫn: TS VÕ THẾ KỲ Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ HỒNG SEN MSSV: 16036261 Lớp: DHHO12B Khố: 2016 – 2020 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VÀ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE GrO@MIL-101(Cr) CHO HẤP PHỤ CHẤT MÀU Giảng viên hướng dẫn: TS VÕ THẾ KỲ Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ HỒNG SEN MSSV: 16036261 Lớp: DHHO12B Khoá: 2016 – 2020 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2020 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP HCM CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Độc lập – Tự - Hạnh phúc - // - - // - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN THỊ HỒNG SEN MSSV: 16036261 Lớp: DHHO12B Chun ngành: Cơng nghệ Hóa học_Vật liệu Tên đề tài khóa luận/đồ án: Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng ứng vật liệu nanocomposite GrO@MIL-101(Cr) cho hấp phụ chất màu Nhiệm vụ: - Tổng hợp vật liệu graphite oxit (GrO) - Tổng hợp vật lệu GrO@MIL-101(Cr) - Phân tích cấu trúc: SEM, TGA, FT-IR, hấp phụ đẳng nhiệt N - Khảo sát khả hấp phụ Methyl orange (MO), Reactive Blue 198 (RB198) vật liệu nanocomposite GrO@MIL-101(Cr) - Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian, pH lên khả hấp phụ vật liệu nanocomposite GrO@MIL-101(Cr) - Khảo sát khả tái sử dụng vật liệu GrO@MIL-101(Cr) - Nghiên cứu động học trình hấp phụ MO & RB198 GrO@MIL-101(Cr) Ngày giao khóa luận/đồ án: 16/9/2019 Ngày hồn thành khóa luận/đồ án: 24/10/2020 Họ tên giảng viên hướng dẫn: TS VÕ THẾ KỲ Tp Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng năm 2019 Tổ trưởng môn chuyên ngành TS Phạm Thị Hồng Phượng Giảng viên hướng dẫn TS.Võ Thế Kỳ LỜI CẢM ƠN Sau chặng đường dài thực đồ án tốt nghiệp khơng lần vấp phải khó khăn thách thức, cuối em hồn thành nhiệm vụ cách hạn em xin gửi lời cám ơn đến Ban lãnh đạo Khoa Cơng nghệ Hóa học Q Thầy (cơ) có định hướng, dẫn cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ đồ án Em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc TS Võ Thế Kỳ tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian thực đề tài trình hồn thành bảo vệ đề tài Em xin tỏ lòng biết ơn Ban Giám Hiệu, Khoa Cơng nghệ Hóa học Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Mặc dù cố gắng hoàn thành đề tài phạm vị khả thân lực thân cịn nhiều hạn chế nên chắn không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận cảm thơng góp ý q thầy Em xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2020 Sinh viên thực Nguyễn Thị Hồng Sen NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá: (thang điểm 10)      Thái độ thực hiện: Nội dung thực hiện: Kỹ trình bày: Tổng hợp kết quả: Điểm số: …… … Điểm chữ: TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2020 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2020 Giảng viên phản biện (Ký ghi họ tên) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu khung hữu - kim loại (MOFs) 1.1.1 Tổng quan vật liệu MOFs 1.1.2 Các phương pháp tổng hợp vật liệu MOFs .6 1.1.3 Giới thiệu vật liệu MIL-101(Cr) 1.1.4 Giới thiệu vật liệu graphene oxide (GrO) 1.2 Các phương pháp phân tích cấu trúc vật liệu .12 1.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 12 1.2.2 Phương pháp phổ hồng ngoại FT-IR .13 1.2.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 13 1.2.4 Phương pháp phổ hấp thu phân tử (UV-Vis) 13 1.2.5 Phương pháp phân tích nhiệt TGA 15 1.3 Hấp phụ giải hấp phụ 15 1.3.1 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 15 1.3.2 Giới thiệu phương pháp giải hấp phụ 16 1.4 Tổng quan chất màu dệt nhuộm .17 1.4.1 Tình hình nhiễm nước thải dệt nhuộm 17 1.4.2 Các phương pháp xử lý chất thải dệt nhuộm 17 1.4.3 Giới thiệu thuốc nhuộm Methyl da cam (MO) .18 1.4.4 Giới thiệu thuốc nhuộm Reactive blue 198 (RB198) 19 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 21 2.1 Hóa chất dụng cụ 21 2.1.1 Hóa chất 21 2.1.2 Dụng cụ 22 2.2 Máy thiết bị 22 2.3 Tổng hợp GrO@MIL-101(Cr) 23 2.3.1 Tổng hợp GrO 23 2.3.2 Tổng hợp GrO@MIL-101(Cr) 24 2.4 Phương pháp phân tích cấu trúc vật liệu .26 2.4.1 Xác định liên kết cấu trúc vật liệu phổ hồng ngoại FT – IR 26 2.4.2 Xác định hình thái bề mặt vật liệu phương pháp kính hiển vi điện từ quét (SEM) 26 2.4.3 Xác định cấu trúc vật liệu phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 26 2.4.4 Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) 26 2.4.5 Đo diện tích bề mặt riêng (BET) 26 2.5 Khảo sát bước sóng UV-Vis tối ưu MO & RB198 phương pháp UVVis 26 2.5.1 Khảo sát bước sóng UV-Vis tối ưu MO 26 2.5.2 Khảo sát bước sóng UV-Vis tối ưu RB198 .26 2.6 Xây dựng đường chuẩn hấp phụ 26 2.6.1 Xây dựng đường chuẩn hấp phụ MO .26 2.6.2 Xây dựng đường chuẩn hấp phụ RB198 27 2.7 Khảo sát khả hấp phụ chất màu vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 27 2.7.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ chất màu vật liệu GrO@MIL-101(Cr) .27 2.7.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến trình hấp phụ chất màu vật liệu GrO@MIL-101(Cr) .27 2.7.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ chất màu vật liệu GrO@MIL-101(Cr) .27 2.7.4 Khảo sát khả giải hấp phụ chất màu vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 28 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .29 3.1 Kết tổng hợp phân tích vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 29 3.1.1 Kết tổng hợp vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 29 3.1.2 Kết phân tích phổ nhiễu xạ tia X (XRD) vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 30 3.1.3 Kết phân tích kính hiển vi SEM vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 31 3.1.4 Kết phân tích TGA vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 32 3.1.5 Kết phân tích hấp phụ đẳng nhiệt N2 vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 33 3.1.6 Kết phân tích diện tích bề mặt BET vật liệu GrO@MIL-101(Cr) .34 3.1.7 Kết phân tích FT-IR vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 35 3.2 Khảo sát khả hấp phụ MO & RB198 phương pháp trắc quang 36 3.2.1 Khảo sát bước sóng UV-Vis hấp phụ tối ưu MO & RB198 36 3.2.2 Dựng đường chuẩn MO & RB198 36 3.3 Khảo sát khả hấp phụ MO vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 38 3.3.1 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ MO vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 38 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ hấp phụ MO vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 39 3.3.3 Ảnh hưởng pH hấp phụ MO vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 41 3.4 Khảo sát khả hấp phụ RB198 vật liệu GrO@MIL-101-(Cr) 42 3.4.1 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ RB198 vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 42 3.4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ hấp phụ RB198 vật liệu GrO@MIL-101(Cr) .43 3.4.3 Ảnh hưởng pH hấp phụ RB198 vật liệu GrO@MIL-101(Cr) .45 3.5 Khảo sát khả tái sử dụng vật liệu 20GrO@MIL-101(Cr) .47 3.6 Động học trình hấp phụ vật liệu 10GrO@MIL-101(Cr) 48 3.6.1 Cở sở lý thuyết 48 3.6.2 Động học trình hấp phụ 10GrO@MIL-101(Cr) 49 KẾT LUẬN 51 KIẾN NGHỊ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các phân tử ligand thường sử dụng để liên kết tâm kim loại với trình tổng hợp vật liệu MOFs Bảng 2.1 Hóa chất để thực 21 Bảng 2.2 Dụng cụ để thực 22 Bảng 3.1 Kết phân tích diện tích bề mặt BET 34 Bảng 3.2 Thông số bậc phản ứng 10GrO@MIL-101(Cr) với MO 49 Bảng 3.3 Thông số bậc phản ứng 10GrO@MIL-101(Cr) với RB198 50 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Trình bày số đơn vị cấu trúc số loại MOFs Hình 1.2 Các đơn vị sở cấu trúc tinh thể MIL-101(Cr) Hình 1.3 Ảnh minh họa mảng GrO Hình 1.4 Cấu trúc đề xuất GrO nhà nghiên cứu khác 10 Hình 1.5 Quá trình tạo GrO từ Gr 11 Hình 1.6 Cấu trúc hóa học GrO 11 Hình 1.7 Sơ đồ chùm tia tới chùm tia nhiễu xạ tinh thể 13 Hình 1.8 Bước chuyển electron phân tử .14 Hình 1.9 Các loại đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ 16 Hình 1.10 Cơng thức cấu tạo MO 19 Hình 1.11 Chất màu MO 19 Hình 1.12 Cơng thức cấu tạo RB198 20 Hình 1.13 Chất màu RB198 20 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp oxit than chì 23 Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp GrO@MIL-101(Cr) 24 Hình 2.3 Mơ tả q trình tổng hợp hấp phụ chất màu GrO@MIL-101 (Cr) 25 Hình 3.1 Mẫu sau tổng hợp 29 18 Đây phương pháp thông dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm Trong phương pháp người ta thường dùng loại phèn nhôm hay phèn sắt với sữa vôi sunfat sắt, sunfat nhôm hay hỗn hợp loại phèn hydroxyt canxi Ca(OH)2 với mục đích khử màu phần COD Phương pháp thường dùng cho thuốc nhuộm phân tán Bên cạnh phương pháp keo tụ hóa học, phương pháp keo tụ điện hóa ứng dụng để khử màu quy mô công nghiệp  Phương pháp hấp phụ Phương pháp hấp phụ có khả dùng để xử lý chất khơng có khả phân hủy sinh học chất hữu khơng khó xử lý phương pháp sinh học Phương pháp dùng để khử màu nước thải chứa thuốc nhuộm hịa tan thuốc nhuộm hoạt tính Cơ sở trình hấp phụ hấp phụ chất tan lên bề chất rắn (chất hấp phụ) Các chất hấp phụ thường dùng than hoạt tính, than nâu, đất sét, cacbon, magie, zeolite than hoạt tính chất hấp phụ có bề mặt riêng lớn 400 – 1500 m2.g-1  Phương pháp oxy hóa Do cấu trúc hóa học thuốc nhuộm nên khử màu nước thải dệt nhuộm phương pháp oxy hóa phải dùng chất oxy hóa mạnh Chất oxy hóa dùng phổ biến ozon, ozon có khả khử màu tốt đặc biệt cho nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính  Phương pháp sinh học Phần lớn chất có nước thải dệt nhuộm chất có khả phân hủy sinh học Trong số trường hợp nước thải dệt nhuộm chứa chất có tính độc vi sinh vật chất khử vô cơ, formandehit, kim loại nặng, clo,…và chất khó phân hủy sinh học chất tẩy rửa, hồ PVA, loại dầu khống…do trước đưa vào xử lý sinh học, nước thải cần khử chất gây độc giảm tỷ lệ chất khó phân hủy sinh học phương pháp xử lý cục 1.4.3 Giới thiệu thuốc nhuộm Methyl da cam (MO)  Khái niệm MO MO hay gọi tên thông thường Methyl cam, chất rắn màu da cam, có dạng bột, độc MO dùng làm chất chuẩn độ có độ tinh khiết cao có khả thay đổi màu sắc pH môi trường thay đổi điểm cố định Công thức phân tử: C14H14N3NaO3S Khối lượng phân tử: 327.33 g.mol-1 Khối lượng riêng: 1.28 g.cm-3 19 Nhiệt độ nóng chảy: khơng xác định 300°C Nhiệt độ sôi: 249°C Bị phân hủy nhiệt độ cao Hình 1.10 Cơng thức cấu tạo MO Hình 1.11 Chất màu MO  Ứng dụng MO MO số pH thường sử dụng chuẩn độ axit thay đổi màu sắc pH axit cường độ trung bình, có điểm kết thúc sắc nét rõ ràng khác biệt giá trị pH khác MO hiển thị màu hồng môi trường axit cho thấy màu vàng môi trường bazơ  Một số độc tính gây hại MO MO chất có độc tính mạnh, tiếp xúc khơng cẩn thận gây nhiều nguy hại ảnh hưởng tới sức khỏe Chất tiếp xúc với da, mắt gây nhiều biến chứng vô nguy hiểm Nếu độc tính xâm nhập vào thể tiếp xúc liều làm cho chất độc tích tụ quan nội tạng, lâu ngày gây tử vong 1.4.4 Giới thiệu thuốc nhuộm Reactive blue 198 (RB198)  Khái niệm RB198 RB198 chất rắn màu xanh, có dạng bột, độc Công thức phân tử: C41H30Cl4N14Na 4O14S4 Khối lượng phân tử: 1304.80 g.mol-1  Thuộc tính ứng dụng Bột màu xanh. Hịa tan nước, độ hòa tan nước 60 g/L. Chủ yếu sử dụng cho nhuộm bông, nhuộm vải viscose in, sử dụng nhuộm cho polyester. Độ ổn định nhiệt độ cao tốt 20 Hình 1.12 Cơng thức cấu tạo RB198 Hình 1.13 Chất màu RB198  Một số độc tính gây hại RB198 RB198 chất có độc tính mạnh, gây nhiều nguy hại ảnh hưởng tới sức khỏe trực tiếp tiếp xúc Nếu tiếp xúc lâu ngày độc tính xâm nhập vào thể tích tụ có nguy gây guy hại nghiêm trọng đến tính mạng → Chính nguy vơ nguy hiểm phải sớm tìm cách khắc phục loại bỏ chất độc nước thải để góp phần hạn chế thiệt hại sau 21 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất dụng cụ 2.1.1 Hóa chất Bảng 2.2 Hóa chất để thực Stt Tên hóa chất Độ tinh khiết Nguồn gốc HNO3 65-68% Cơng ty hóa chất Daejung H2BDC 98% Sigma-Aldrich EtOH 99.5% Công ty hóa chất Daejung DMF 99% Cơng ty hóa chất Daejung HCl đậm đặc 36.5% Cơng ty hóa chất Daejung NaOH rắn 96% Cơng ty hóa chất Daejung KMnO4 99% Sigma-Aldrich NaNO3 99% Cơng ty hóa chất Daejung H2SO4 đậm đặc 95% Cơng ty hóa chất Daejung H2O2 35% Cơng ty hóa chất Daejung 10 Cr(NO3)3.9H2O 99% Sigma-Aldrich 11 Bột than chì ≥99,95% Sigma-Aldrich 12 Methyl da cam 99% Cơng ty hóa chất Daejung 13 Reactive blue 198 99% Cơng ty hóa chất Daejung 22 2.1.2 Dụng cụ Bảng 2.3 Dụng cụ để thực STT Dụng cụ STT Dụng cụ Becher 500 mL 14 Pipet thẳng 10 mL Becher 100 mL 15 Pipet thẳng ml Becher 50 mL 16 Pipet thẳng mL Bóp cao su 17 Pipet bầu 10 mL Ống nhỏ giọt 18 Pipet bầu mL Ống đong 100 mL 19 Pipet bầu mL Bình định mức 100 mL 20 Pipet thẳng mL Bình định mức 50 mL 21 Erlen 250 mL có nắp Phễu thủy tinh 22 Ống ly tâm 10 Nhiệt kế 23 Bình tia 11 Đũa thủy tinh 24 Nồi hấp có lớp lót Teflon 12 Erlen 100ml 25 Curvet thủy tinh 13 Muỗng lấy hóa chất 26 Cá từ 2.2 Máy thiết bị - Máy đo quang UV-Vis - Thiết bị phân tích hồng ngoại FT-IR - Tủ sấy - Máy khuấy từ gia nhiệt - Máy ly tâm - Cân phân tích… 23 2.3 Tổng hợp GrO@MIL-101(Cr) 2.3.1 Tổng hợp GrO Hình 2.14 Sơ đồ tổng hợp oxit than chì Giải thích quy trình: Cho 4.5g bột than chì 4.5g NaNO3 vào beacher chứa 250ml H2SO4 đậm đặc, đặt vào bể nước đá khuấy Thêm 5g KMnO vào từ từ khuấy nhiệt độ phòng 48 Sau đó, hỗn hợp phản ứng pha lỗng với nước khử ion (1000 ml) Thêm 120 ml Hydrogen peroxide vào hỗn hợp để yên 24 Hỗn hợp thu được ly tâm rửa nước cất ion sunfat loại bỏ Loại bỏ ion sunfat hỗn hợp phản ứng BaCl2 Cuối đem chất rắn làm khơ thu oxit than chì 24 2.3.2 Tổng hợp GrO@MIL-101(Cr) Hình 2.15 Sơ đồ tổng hợp GrO@MIL-101(Cr) Với x m GrO =m GrO + m MIL-101(Cr) 100 ¿ 25 Giải thích quy trình: Cho (x)g oxit than chì vào 15 ml nước khử ion siêu âm 10 phút Sau đó, cho thêm 4,0g Cr(NO 3)3.9H2O 0,30 ml HNO3 (68%) hòa tan 30 ml nước Thêm vào hỗn hợp, 1,64 g H2BDC siêu âm 10 phút Hỗn hợp chuyển vào nồi hấp có lớp lót Teflon đóng chặt bình thép khơng gỉ Nồi hấp Teflon sấy giữ 200 oC 12 Sau đem nồi phản ứng làm mát tự nhiên đến nhiệt độ phòng Hỗn hợp phản ứng ly tâm rửa DMF EtOH 70oC Bột rắn màu xanh nhạt thu đem sấy khô 115 oC 36 Chất hấp phụ nanocomposite tổng hợp ký hiệu (x)GrO@MIL-101(Cr) Hình 2.3 mơ tả q trình thực nghiệm tổng hợp ứng dụng vật liệu nanocomposite GrO@MIL-101(Cr) GrO O HO HO + O Cr3+ H2BDC 2000C, 12 Absorbance (a.u) Độ hấp thụ (a.u) Loại bỏ thuốc nhuộm 60 Nanocomposite GrO@MIL-101(Cr) 300 350 400 450 500 550 600 Wavelength (nm) Bước sóng (nm) Hình 2.16 Mơ tả q trình tổng hợp hấp phụ chất màu GrO@MIL-101 (Cr) 26 2.4 Phương pháp phân tích cấu trúc vật liệu Các liên kết cấu trúc vật liệu xác định phương pháp hồng ngoại FT – IR thực máy X khoa Cơng Nghệ Hóa Học, trường Đại Học Cơng Nghiệp TPHCM Hình thái bề mặt xác định phương pháp kính hiển vi điện tử quét bề mặt (SEM) thực Trường Đại Học Bách khoa TPHCM Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) dùng để phân tích cấu trúc vật liệu thực khoa Cơng Nghệ Hóa Học, trường Đại Học Cơng Nghiệp TPHCM Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng nhằm xác định khối lượng bị trình chuyển pha, hay khối lượng bị theo thời gian theo nhiệt độ Phương pháp TGA thực Trường Đại Học Bách khoa TPHCM Diện tích bề mặt riêng kích thước lỗ xốp vật liệu đo phương pháp BET Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam 2.5 Khảo sát bước sóng UV-Vis tối ưu MO & RB198 phương pháp UV- Vis 2.5.1 Khảo sát bước sóng UV-Vis tối ưu MO Để tìm bước sóng tối ưu MO ta tiến hành pha dung dịch MO có nồng độ 30, 40, 50ppm Đo độ hấp thu quang A dung dịch bước sóng từ 300 đến 700→ từ tìm bước sóng tối ưu MO 2.5.2 Khảo sát bước sóng UV-Vis tối ưu RB198 Để tìm bước sóng tối ưu RB198 ta tiến hành pha dung dịch RB198 có nồng độ 30, 40, 50 ppm Đo độ hấp thu quang A dung dịch bước sóng từ 300 đến 700 → từ tìm bước sóng tối ưu RB198 2.6 Xây dựng đường chuẩn hấp phụ 2.6.1 Xây dựng đường chuẩn hấp phụ MO Pha dãy dung dịch có nồng độ tăng dần từ (1, 3, 5, 7, 10, 12) Tiến hành đo độ hấp thu quang của các dung dịch bước sóng tối ưu Dựng đường thẳng A = f(C) Hệ số hồi quy tuyến tính (R): Chỉ tiêu đường chuẩn đạt yêu cầu hệ số tương quan hồi quy (Coefficient of correlation) R phải đạt theo yêu cầu 0.995 ≤ R ≤ hay 0.99 ≤ R2 ≤ 27 2.6.2 Xây dựng đường chuẩn hấp phụ RB198 Pha dãy dung dịch có nồng độ tăng dần từ (5, 10, 20, 30, 40, 50) Tiến hành đo độ hấp thu quang của các dung dịch bước sóng tối ưu Dựng đường thẳng A = f(C) Hệ số hồi quy tuyến tính (R): Chỉ tiêu đường chuẩn đạt yêu cầu hệ số tương quan hồi quy (Coefficient of correlation) R phải đạt theo yêu cầu 0.995≤ R ≤ hay 0.99 ≤ R2 ≤ 2.7 Khảo sát khả hấp phụ chất màu vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 2.7.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hấp phụ chất màu vật liệu GrO@MIL-101(Cr) Để nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu trước hết ta cần phải biết thời gian đạt cân hấp phụ Tiến hành khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ với 0.02g vật liệu vào 100 mL dung dịch có nồng độ 35ppm, khuấy với tốc độ 250 vòng/phút nhiệt độ phòng Sau thời gian 0, 0.5, 1, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30, 40, 60, 120, 140, 160 phút đem ly tâm, bỏ bã rắn, xác định nồng độ dung dịch lại dung dịch sau hấp phụ cân Tính dung lượng hấp phụ (q, mg/g) Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc dung lượng hấp phụ q theo thời gian Từ kết xác định thời gian cần thiết để đạt cân hấp phụ 2.7.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến trình hấp phụ chất màu vật liệu GrO@MIL-101(Cr) Tiến hành khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ với 0.02g vật liệu vào 100 mL dung dịch có nồng độ 35ppm, khuấy với tốc độ 250 vòng/phút nhiệt độ khác nhau: 0oC, 30oC, 40oC Sau thời gian 0, 0.5, 1, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30, 40, 60, 120, 140, 160 phút đem ly tâm, bỏ bã rắn, xác định nồng độ dung dịch lại dung dịch sau tìm nhiệt độ hấp thụ thích hợp dung dịch Tính dung lượng hấp phụ (q, mg/g) Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc dung lượng hấp phụ q theo thời gian Từ kết xác định nhiệt độ hấp thụ thích hợp dung dịch 2.7.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ chất màu vật liệu GrO@MIL-101(Cr) Tiến hành khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ với 0.02g vật liệu vào 100 mL dung dịch có nồng độ 35ppm, khuấy với tốc độ 250 vòng/phút pH khác nhau: 3, 5, (điều chỉnh HCl 0.1M, NaOH 0.1M) Sau thời gian 0, 0.5, 1, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30, 40, 60, 120, 140, 160 phút đem ly tâm, bỏ bã rắn, xác định nồng độ dung dịch lại dung dịch sau tìm pH hấp thụ thích hợp dung dịch Tính dung lượng hấp phụ (q, mg/g) Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc dung lượng hấp phụ q theo thời gian Từ kết xác định pH hấp thụ thích hợp dung dịch 28 2.7.4 Khảo sát khả giải hấp phụ chất màu vật liệu GrO@MIL101(Cr) Vật liệu thu hồi từ trình hấp phụ sau 12 rửa lặp lại lần để loại bỏ tạp chất sau sấy khơ tái sử dụng Tiến hành trình khảo sát khả hấp phụ chất màu vật liệu thu hồi theo thời gian Vật liệu sau thu hồi lần tiếp tục đem rửa lặp lại lần để loại bỏ tạp chất sau sấy khô tái sử dụng lần với điều kiện tương tự lần 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] T.K Vo, J.-H Kim, H.T Kwon, J Kim, Cost-effective and eco-friendly synthesis of MIL-101(Cr) from waste hexavalent chromium and its application for carbon monoxide separation, J Ind Eng Chem 80 (2019) 345-351 [2] T.K Vo, V.N Le, V.C Nguyen, M Song, D Kim, K.S Yoo, B.J Park, J Kim, Microwave-assisted continuous-flow synthesis of mixed-ligand UiO-66(Zr) frameworks and their application to toluene adsorption, J Ind Eng Chem (2020) [3] Férey G., Mellot-D.C., Serre C., Millange F., Dutour J., Surblé S., Margiolaki I (2005), “Chromium terephthalate–based solid with unusually large pore volumes and surface area”, Science, 309, pp 2040-2042 [4] Antek G W., A.J.M., Omar M Y (2006), “Exceptional H2 saturation uptake in microporous metal-organic frameworks, Journal of the American Chemical Society, 128, pp 3494-3495 [5] Chanda D., Tanay K., Bishnu P B., Arijit M., and Rahul B (2014), “Crystalline metal-organic frameworks (MOFs): synthesis, structure and function”, Acta Crystallographica, B70, pp 3-10 [6] Horcajada P., Surble´ S., Serre C., Hong D Y., Seo Y K., Chang J S., Grenèche J M., Margiolaki I., Férey G (2007), “Synthesis and catalytic properties of MIL-100(Fe) an iron(III) carboxylate with large pores”, Chemical Communications, 27, pp 2820-2822 [7] Camilla Catharina Scherb (2009), Controlling the surface growth of metalorganic frameworks, Dissertation for the PhD degree from the Faculty of Chemistry and Pharmacy of the Ludwig-Maximilians-University of Munich [8] Chang J.S., Férey G., Hong D.Y., Hwang Y.K., Serre C (2009), “Porous chromium terephthalate MIL-101 with coordinatively unsaturated sites” Advanced Functional Materials, 19, pp 1537–1552 [9] Shekhah O., Wang H., Zacher D., Fischer R A., Wöll C (2009), “Growth mechanism of metal–organic frameworks: insights into the nucleation by employing a step-by-step route”, Angewandte Chemie-International Edition, 48, pp.5038 –5041 [10] Latroche M., Surblé S., Serre C., Mellot-Darznieks C., Llewellyn P L., Lee J H., Chang J S., Jhung S H., Férey G (2006), “Hydrogen storage in the giant-pore metal-organic frameworks MIL-100 and MIL-101”, Angewandte ChemieInternational Edition, 118, pp 8407-8411 [11] Nazmul A K., Sung H J (2013), “Effect of central metal ions of analogous metal-organic frameworks on the adsorptive removal of benzothiophene from a model fuel”, Journal of Hazardous Materials, 260, pp 1050–1056 30 [12] V Jabbari, J.M Veleta, M Zarei-Chaleshtori, J Gardea-Torresdey, D Villagrán, Green synthesis of magnetic MOF@GO and MOF@CNT hybrid nanocomposites with high adsorption capacity towards organic pollutants, Chem Eng J 304 (2016) 774-783 [13] M Eddaoudi, J Kim, N Rosi, D Vodak, J Wachter, M O'Keeffe, O.M Yaghi, Systematic Design of Pore Size and Functionality in Isoreticular MOFs and Their Application in Methane Storage, Science 295 (2002) 469-472 [14] Q Yan, Y Lin, C Kong, L Chen, Remarkable CO2/CH4 selectivity and CO2 adsorption capacity exhibited by polyamine-decorated metal–organic framework adsorbents, Chem Commun 49 (2013) 6873-6875 [15] L Wu, M Xue, S.-L Qiu, G Chaplais, A Simon-Masseron, J Patarin, Amino-modified MIL-68(In) with enhanced hydrogen and carbon dioxide sorption enthalpy, Microporous Mesoporous Mater 157 (2012) 75-81 [16] Z Zhou, L Mei, C Ma, F Xu, J Xiao, Q Xia, Z Li, A novel bimetallic MIL101(Cr, Mg) with high CO2 adsorption capacity and CO2/N2 selectivity, Chem Eng Sci 147 (2016) 109-117 [17] P Hou, G Xing, D Han, Y Zhao, G Zhang, H Wang, C Zhao, C Yu, MIL101(Cr)/graphene hybrid aerogel used as a highly effective adsorbent for wastewater purification, J Porous Mat 26 (2019) 1607-1618 [18] X Sun, Q Xia, Z Zhao, Y Li, Z Li, Synthesis and adsorption performance of MIL-101(Cr)/graphite oxide composites with high capacities of n-hexane, Chem Eng J 239 (2014) 226-232 [19] I Ahmed, S.H Jhung, Composites of metal–organic frameworks: Preparation and application in adsorption, Mater Today 17 (2014) 136-146 [21] C Petit, T.J Bandosz, Synthesis, Characterization, and Ammonia Adsorption Properties of Mesoporous Metal–Organic Framework (MIL(Fe))–Graphite Oxide Composites: Exploring the Limits of Materials Fabrication, Adv Funct Mater 21 (2011) 2108-2117 [22] C Petit, B Mendoza, T.J Bandosz, Hydrogen Sulfide Adsorption on MOFs and MOF/Graphite Oxide Composites, ChemPhysChem 11 (2010) 3678-3684 [23] Z.-H Huang, G Liu, F Kang, Glucose-Promoted Zn-Based Metal–Organic Framework/Graphene Oxide Composites for Hydrogen Sulfide Removal, ACS Appl Mater Interfaces (2012) 4942-4947 [24] Li H., Eddaoudi M., O’Keeffe M., Yaghi O M - Design and synthesis of an exceptionally stable and highly porous metal-organic framework, Nature 402 (1999) 276 [25] D J Tranchemontagne, J R Hunt, O M Yaghi Tetrahedron, 2008, 64, 8553- 8557 31 [26] Y K Seo, G.H., I T Jang, Y K Hwang, C H Jun, J S Chang Microporous and Mesoporous Materials, 2009, 119, 331–337 [27] D J Tranchemontagne, J L Mendoza-Cortes, M O'Keeffe, O M Yaghi Chem Soc Rev., 2009, 38, 1257-1283 [28] Tabatha R W., Wang X., Lumei L., Allan J J (200 ), “Metal-organic frameworks based on iron oxide octahedral chains connected by benzenedicarboxylate dianions”, Solid State Sciences, 7, pp 1096–1103 [29] Andrea C S., Adrien P C., Antek G W.F., Michael O K and Omar M Y (2006), “A metal–organic framework with a hierarchical system of pores and tetrahedral building blocks”, Angewandte Chemie-International Edition, 45, pp.2528 –2533 [30] Chang J.S., Férey G., Hong D.Y., Hwang Y.K., Serre C (2009), “Porous chromium terephthalate MIL-101 with coordinatively unsaturated sites” Advanced Functional Materials, 19, pp 1537–1552 [31] Christoph J and Jana K.V (2010), “MOFs, MILs and more concepts, properties and applications for porous coordination networks (PCNs)”, New Journal of Chemistry, 34, pp 2366–2388 [32] Kumar, Harish V.; Woltornist, Steven J.; Adamson, Douglas H, 2016 Fractionation and Characterization of Graphene Oxide by Oxidation Extent Through Emulsion Stabilization, Carbon, 98, pp 491–495 [33] Feicht, Patrick; Siegel, Renée; Thurn, Herbert; Neubauer, Jens W.; Seuss, Maximilian; Szabó, Tamás; Talyzin, Alexandr V; Halbig, Christian E; Eigler, Siegfried, 2017, Systematic evaluation of different types of graphene 59 oxide in respect to variations in their in-plane modulus, Carbon 114, pp 700–705 [34] B.C.Brodie, 1860, Sur le poids atomique du graphite, Ann Chim Phys, 59(466), pp 472 [35] L.Staidenmaier, 1898, Verfahere zur darstellung der graphitsaure, Berichte der deutschen chemischen Geselllschaft, 31(2), pp.1481-1487 [36] William S.Hummers, Jr, Richard E.Offeman, 1958, Preparation of graphitic oxide, Journal of American Chemical Society, 80(6), pp 1339-1339 [37] Al-Ghouti MA and et al, "Adsorption Mechanisms of Removing Heavy Metals and Dyes from Aqueous Solution Using Date Pits Solid Adsorbent," J Hazard Mater, vol 176, pp 510-520, 2010 [38] S Babel and et al, "Various Treatment Technologies To Remove Arsenic and Mercury from Contaminated Groundwater: An Overview," Southeast Asian Water Environment, vol 1, pp 433-440, 2003 [39] S Natarajan, H.C Bajaj, R.J Tayade, Recent advances based on the synergetic effect of adsorption for removal of dyes from waste water using photocatalytic process, J Environ Sci 65 (2018) 201-222 32 [40] G.K Ramesha, A Vijaya Kumara, H.B Muralidhara, S Sampath, Graphene and graphene oxide as effective adsorbents toward anionic and cationic dyes, J Colloid Interface Sci 361 (2011) 270-277 [41] Mohd Rafatullah and et al, "Adsorption of Methylene Blue on Low-cost Adsorbent: A Review," Journal of Hazardous Materials, vol 177, pp 70-80, 2010 [42] Sivakumar and et al, "Studies On The Use of Power Ultrasound in Leather Dyeing," Ultrason Sonochem, vol 10, pp 85-94, 2003 [43] Ogugbue CJ and et al, "Bioremediation and Detoxification of Synthetic Wastewater Containing Triarylmethane Dyes by Aeromonas Hydrophila Isolated from Indusstrial Effluent," Biotechnol Res Int., vol 2011, pp 1-12, 2011 [44] Adina Roxana Petcu and et al, "Nonionic Microemulsion Systems Applied for Removal of Ionic Dyes Mixtures from Textile Industry Wastewaters," Separ Purif Technol., vol 158, pp 155-159, 2016 [45] M Gholami and et al, "Dye Removal from Effluents of Textile Industries by ISO9888 Method and Membrane Technology," Iranian J.Publ Health, vol 30, pp 73-80, 2011 [46] Xiuzhi Tian and et al, "Synthesis and Flocculation Property in Dye Solutions of β -cyclodextrin-acrylic acid-[2-(Acryloyloxy) ethyl] Trimethyl ammonium Chloride Copolymer," Carbohydrate Polymers, vol 87, pp 1956-1962, 2012 [47] Al-Ghouti MA and et al, "Adsorption Mechanisms of Removing Heavy Metals and Dyes from Aqueous Solution Using Date Pits Solid Adsorbent," J Hazard Mater, vol 176, pp 510-520, 2010 [48] Võ Thị Thanh Châu, et al, “Nghiên cứu tổng hợp khảo sát tính chất hấp phụ, hoạt tính xúc tác quang vật liệu mil-101(cr)”, Đại học Khoa học Huế, 2015 [49] Đặng Xuân Việt, “Nghiên cứu phương pháp thích hợp để khử màu thuốc nhuộm hoạt tính nước thải dệt nhuộm”, luận án tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội, 2007 ... tính chất bề mặt, khả hấp phụ Chính lý nghiên cứu tiền nhiệm nên em chọn nghiên cứu với đề tài: ? ?Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng ứng vật liệu nanocomposite GrO@MIL -101(Cr) cho hấp phụ chất màu? ??... học _Vật liệu Tên đề tài khóa luận/đồ án: Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng ứng vật liệu nanocomposite GrO@MIL -101(Cr) cho hấp phụ chất màu Nhiệm vụ: - Tổng hợp vật liệu graphite oxit (GrO) - Tổng. .. kết vật lý hóa học thơng qua tương tác khác [36,37] Dựa vào chất hấp phụ mà q trình hấp phụ phân thành hai loại hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học - Hấp phụ vật lý: Hấp phụ vật lý (hoặc hấp thụ vật