Nghiên cứu biến tính tạo vật liệu mesoporous zeolite fau và ứng dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ TRÚC PHƯƠNG NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH TẠO VẬT LIỆU MESOPOROUS ZEOLITE FAU VÀ ỨNG DỤNG STUDY ON MODIFICATION METHOD TO PRODUCE MESOPOROUS ZEOLITE FAU AND THEIR APPLICATIONS Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Học Mã số: 8520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2023 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Quang Long Cán chấm nhận xét 1: PGS TS Nguyễn Đình Thành Cán chấm nhận xét 2: PGS TS Nguyễn Trường Sơn Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 07 tháng 02 năm 2023 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) TS Nguyễn Quốc Thiết – Chủ tịch TS Nguyễn Văn Dũng – Thư ký PGS TS Nguyễn Đình Thành – Phản biện PGS TS Nguyễn Trường Sơn – Phản biện PGS TS Nguyễn Quang Long – Uỷ viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sữa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Thị Trúc Phương MSHV:2070658 Ngày, tháng, năm sinh: 25/07/1998 Nơi sinh: Khánh Hòa Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Học Mã số: 8520301 TÊN ĐỀ TÀI: Tên tiếng việt: Nghiên cứu biến tính tạo vật liệu Mesoporous zeolite FAU ứng dụng Tên tiếng anh: Study on modification method to produce Mesoporous zeolite FAU materials and their applications II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu sử dụng loại acid hữu khác có hỗ trợ vi sóng để biến tính zeolite cấu trúc FAU (loại X) tao tạo mao quản trung bình (mesopore) mà giữ cấu trúc FAU vật liệu Phân tích đặc trưng vật liệu zeolite cấu trúc FAU (Loại X) trước sau biến tính để đưa đánh giá thơng số q trình biến tính ảnh hưởng đến tính chất vật liệu zeolite Đưa đánh giá hiệu việc biến tính tạo mao quản trung bình zeolite FAU (loại X) đến hiệu hấp phu Xanh methylene vật liệu III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 9/2021 I IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/2022 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS TS Nguyễn Quang Long Tp HCM, ngày … Tháng … Năm 20… CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIÊM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC ii LỜI CẢM ƠN Lời cảm ơn đầu tiên, tác giả xin trân trọng thành kính gửi đến người thầy hướng dẫn luận văn – PGS.TS Nguyễn Quang Long Thầy người trao hội dìu dắt tơi từ ngày bước chân vào đường nghiên cứu, luôn lắng nghe động viên lúc tơi gặp vấn đề khó Đặc biệt, khoảng thời gian đầu, thầy người nói kiến thức hóa lý mà tơi hiểu vận dụng Tôi thực ngưỡng mộ tài hoa, lĩnh óc sáng tạo thầy Thật may mắn biết đến làm việc với thầy! Tác giả xin cảm ơn thầy cô thuộc mơn Hóa Lý – Phân Tích, khoa Kỹ Thuật Hóa Học, đại học Bách Khoa TP.HCM: thầy Lâm Hoa Hùng, thầy Nguyễn Văn Dũng, cô Trần Thụy Tuyết Mai; cảm ơn anh Vũ Tâm Định, anh Lê Nguyễn Quang Tú, anh Trần Huỳnh Gia Huy, anh Nguyễn Đăng Khoa, chị Nguyễn Vũ Hạnh Nhân, chị Trần Thị Thùy Trang; bạn K16, đặc biệt Trần Trọng Phú, Nguyễn Minh Hùng, Bùi Tấn Lộc, Đặng Cẩm Vinh em khóa K17, K18, K19, K20 thuộc phịng thí nghiệm Xúc Tác phút giây đồng hành tạo bầu khơng khí học tập nghiên cứu sơi Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè người thân tạo điều kiện tốt giúp đỡ, động viên suốt thời gian học tập Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM Xin chân thành cảm ơn TP.HCM, tháng 12 năm 2022 Tác giả iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Các mẫu mesoporous zeolite FAU (loại X) tạo thành phương pháp bottom up với hỗ trợ vi sóng loại axit khác Ưu điểm phương pháp tổng hợp nhanh chóng (các phản ứng xảy phút) sử dụng axit với nồng độ 0.9% theo khối lượng Sự thành công vật liệu tổng hợp thể thông qua phương pháp đặc trưng vật liệu bao gồm XRD chứng minh cấu trúc zeolite X tồn sau biến tính, hấp phụ vật lý nitơ cho thấy dạng đường cong hấp phụ vật liệu loại IV với phần diện tích bề mặt meso tăng rõ rệt, ảnh TEM SEM để chứng minh mài mòn diễn trình phản ứng axit Bên cạnh đó, phương pháp ICP thực để xem xét thay đổi tỷ lệ Si/Al phản ứng xảy với loại axit khác Các mẫu vật liệu mesoporous zeolite bước đầu đánh giá khả xử lý ô nhiễm màu hữu vật liệu tạo thành Kết hấp phụ sơ cho thấy rằng, điều kiện hấp phụ tương tự mẫu meso-X cho kết hấp phụ màu cao rõ rệt (từ 2-6 lần) so với mẫu zeolite X ban đầu iv ABSTRACT FAU (X-type) mesoporous zeolite samples were formed by the bottom-up method with the help of vi sóngs and different acids The advantage of this synthesis method is that it is fast (all reactions occur in minutes) and uses little acid with a concentration of only 0.9 wt% The success of the composites was demonstrated through material characterization methods including XRD demonstrating that the structure of zeolite X remained post-denaturation, and physical nitrogen adsorption showing an adsorption curve class IV materials with a marked increase in meso surface area, TEM and SEM images to demonstrate the abrasion that took place during the acid reaction Besides, the ICP method is also performed to consider the change of Si/Al ratio when the reaction occurs with different acids Several Xanh methylene adsorption reactions were also performed to examine the organic color contamination of the resulting materials The results show that, the meso-X samples have significantly higher color adsorption results (2-6 times) than that of the original zeolite X samples v LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN Tôi tên Nguyễn Thị Trúc Phương có MSHV 2070658 học viên cao học khoa Kỹ Thuật Hóa Học trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Tơi xin cam đoan luận văn thực thân tơi, số liệu thu thập minh bạch, rõ ràng khách quan Hầu hết luận văn thực PTN Xúc Tác, mơn Hóa Lý khoa Kỹ Thuật Hóa Học, trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Tơi xin cam kết chịu trách nhiệm kết nghiên cứu TP HCM, tháng 12, năm 2022 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Trúc Phương vi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii ABSTRACT .iv LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH x CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Ý nghĩa đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Phạm vi đề tài nội dung thực CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Zeolite 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Ứng dụng 2.1.3 Phân loại zeolite 2.2 Zeolite FAU (loại X) 2.3 Cấu trúc phân cấp zeolite (Mesoporous zeolite) 2.3.1 Giới thiệu mesoporous zeolite với khả ứng dụng vượt trội 2.3.2 Các phương pháp tổng hợp mesoporous zeolite 10 2.3 Vi sóng phương pháp vi sóng tổng hợp vật liệu 12 2.3.1 Giới thiệu vi sóng 12 2.3.2 Cơ sở q trình tổng hợp vi sóng 16 2.3.3 Ưu vi sóng tổng hợp vật liệu 17 2.3.4 Ưu vi sóng hỗ trợ biến tính mesoporous zeolite 19 2.4 Các nghiên cứu liên quan 20 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 22 vii 3.1 Quy trình tổng hợp 22 3.1.1 Nguyên vật liệu, hóa chất, dụng cụ thiết bị 22 3.1.2 Quy trình tổng hợp mesoporous zeolite X 22 3.2 Phân tích đánh giá đặc trưng vật liệu 24 3.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 24 3.2.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 25 3.2.3 Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng hấp phụ N2 (BET) 26 3.2.4 Phương pháp phân tích phổ tán xạ lượng tia X (EDX) 28 3.2.5 Phương pháp phân tích nguyên tố ICP 29 3.2.6 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 29 3.3 Sơ khả hấp phụ màu zeolite X ban đầu mesoporous zeolite X 29 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 30 4.1 Kết tổng hợp vật liệu 30 4.2 Kết xác định đặc trưng vật liệu 31 4.2.1 Kết phân tích cấu trúc vật liệu XRD 31 4.2.2 Kết hấp phụ vật lý nitơ 33 4.2.3 Kết chụp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 37 5.2.4 Kết đo ICP 38 5.3 Một số kết thu vật liệu AcX 40 5.4 Khảo sát ứng dụng vật liệu mesoporous zeolite 44 4.4.1 Kết hấp phụ Xanh methylene 45 4.3.2 Khảo sát hấp phụ toluen 48 4.3.3 Khảo sát hấp phụ ẩm 50 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 52 5.1 Kết luận 52 5.2 Kiến nghị 53 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT HF Hệ số phân tần mao quản MB Xanh methylene SBET Diện tích bề mặt riêng Sexternal Diện tích bề mặt ngồi 45 thiết lập, bao gồm hấp phụ Xanh methylene, hấp phụ Toluen, hấp phụ ẩm, thấy ý nghĩa cần thiết việc tổng hợp vật liệu mesoporous zeolite 4.4.1 Kết hấp phụ Xanh methylene Trong ngành cơng nghiệp trọng điểm nước ta, ví dụ ngành dệt may, cao su, sản xuất giấy nhựa, dệt nhuộm, cần lượng lớn thuốc nhuộm để tiến hành sản xuất Bên cạnh việc tạo mẫu sản phẩm đẹp để đáp ứng nhu cầu xã hội, cịn gây hậu ảnh hưởng đến mơi trường, cụ thể: tính tan cao, thuốc nhuộm nguồn ô nhiễm nước nước thải công nghiệp ảnh hưởng đến sức khỏe người, chúng ngăn cản xuyên thấu ánh sáng mặt trời vào nước, làm giảm nồng độ quang hợp kéo theo giảm nồng độ oxy hịa tan Ngồi ra, thuốc nhuộm cịn có độc tính với nhiều loại động vật thủy sinh, phá hoại cảnh quan mơi trường tự nhiên Vì vậy, việc xử lý nước thải dệt nhuộm vấn đề cần quan tâm nghiên cứu So với phương pháp xử lý nước thải khác trao đổi ion, màng, …, phương pháp hấp phụ có đặc tính ưu việt hẳn Vật liệu hấp phụ chế tạo từ nguồn nguyên liệu tự nhiên phế thải cơng nghiệp sẵn có, dễ kiếm, quy trình xử lý đơn giản, cơng nghệ xử lý khơng địi hỏi thiết bị phức tạp, chi phí thấp, đặc biệt, vật liệu hấp phụ có độ bền cao, tái sử dụng nhiều lần nên giá thành thấp, hiệu cao Luận văn sử dụng xanh methylene chất màu hữu đại diện, thấy ưu điểm vật liệu mesoporous zeolite việc hấp phụ nước thải dệt nhuộm 46 Hình 17: Đường chuẩn lập bước sóng 664 nm Metylene blue (MB) Đầu tiên, phổ hấp thu ánh sáng theo bước sóng MB khảo sát Độ hấp thu cực đại MB quan sát bước sóng 664 nm (Hình 17), bước sóng sử dụng để phân tích nồng độ MB suốt trình khảo sát sau Đường chuẩn tuyến tính độ hấp thu nồng độ MB từ 2-14 ppm pH = bước sóng 664 nm có phương trình hồi quy là: y = 0,2127x + 0,0618 với hệ số hồi quy tương quan R2 = 0,9976 thích hợp Vậy, khoảng nồng độ 2-14 ppm thuộc khoảng tuyến tính nồng độ đây, định luật Lambert-Beer có ý nghĩa, tức độ hấp thu tỉ lệ tuyến tính với nồng độ, nên mẫu dung dịch có nồng độ cao pha loãng khoảng để đo độ hấp thu 47 Hình 18: Hiệu suất hấp phụ MB mẫu (75 ppm MB, tỷ lệ rắn/lỏng = 0.1g/100ml, 72 giờ) Cho mẫu tổng hợp tác dụng với MB 100 ml dung dịch MB 75 ppm với tỉ lệ rắn/lỏng = 0,1g/100ml Kết thu sau 72 lắc trình bày hình 18, kết trung bình hai lần thí nghiệm lặp lại Theo đó, mẫu mesoporous zeolite cho hiệu suất hấp phụ MB cao hẳn so với mẫu zeolite X ban đầu (gấp từ 4,1 đến 6,4 lần) Với kích thước chiều dài 13,82Å chiều rộng 9,5Å [29], phân tử MB khó để khuếch tán vào vi lỗ sâu bên zeolite vi mao quản, dẫn đến hiệu suất hấp phụ mẫu ZX ban đầu đạt 10,88% mà Và số 10,88% đến từ phân tử MB bám bề mặt hạt zeolite hay số phân tử MB may mắn chui lọt vào bịt kín vi mao quản zeolite ban đầu Đúng mong đợi, việc mở rộng vi mao quản thành mao quản có đường kính trung bình giúp cho phân tử MB dễ dàng di chuyển vào vi mao quản sâu hay gọi tâm hấp phụ, làm lượng MB bị thu giữ nhiều hơn, nên hiệu suất tăng 48 mạnh (lần lượt 44,3%; 47,2%; 54,2%; 70,0% mẫu OX, SX, AX, AcX) Các mẫu có hệ số phân tần cao hiệu suất hấp phụ MB cao Nhưng mối tương quan quan hệ tuyến tính mà cần phải nghiên cứu thêm Bên cạnh đó, hình 18 khơng xuất kết mẫu DX MX không thỏa điều kiện hiệu suất tổng hợp vật liệu (cho phần rắn lại sau phản ứng thấp) nên không đề cập tới phần ứng dụng *Các kết hiệu suất hấp phụ MB môi trường dung dịch cho thấy rõ rệt ưu điểm vượt trội vật liệu mesoporous zeolite so với zeolite vi mao quản ban đầu Tiếp đến, để so sánh hiệu xử lý khí mẫu vật liệu mesoporous zeolite so với vật liệu zeolite vi mao quản thơng thường, phần trình bày trình hấp phụ toluen hấp phụ ẩm vật liệu 4.3.2 Khảo sát hấp phụ toluen Sử dụng mẫu mesoporous zeolite so sánh với mẫu zeolite X ban đầu thí nghiệm hấp phụ toluen, kết trình bày hình 19 Trong đó, toluen chọn làm chất bị hấp phụ với lý Toluen (C7H8) thuộc nhóm hidrocarbon thơm liệt kê hợp chất hữu dễ bay VOCs điển hình Toluen dung mơi lỏng, suốt sử dụng phổ biến công nghiệp Toluen sử dụng làm chất hiệu chỉnh trị số octan xăng; làm dung môi cho sơn, nhựa, dầu, cao su chất kết dính; chất trung gian việc điều chế nhiều hóa chất, thuốc nhuộm, dược phẩm, chất tẩy rửa chất nổ, Toluen liệt kê chất ô nhiễm VOC nhà phổ biến, thường đề cập BTEX (benzene – toluen – ethylbenzene – xylene) Các nghiên cứu hít phải toluene nồng độ cao dù thời gian ngắn làm xuất triệu chứng khó chịu kết mạc cổ họng tắc nghẽn, chóng mặt, nhức đầu, buồn nơn, nơn, chóng mặt, suy nhược Nếu tiếp xúc lâu dài, dẫn đến ngộ độc mãn tính xảy hội chứng thần kinh suy nhược, gan to, gây bất thường kinh nguyệt cho phụ nữ, da khơ, viêm da Vì vậy, việc xử lý 49 toluen cần thiết Tuy nhiên, cấu trúc toluen có vịng benzen bền vững C7, nên phương pháp thiên hấp phụ, lưu giữ có ưu phương pháp oxi hóa hay xúc tác quang với việc tạo sản phẩm trung gian độc hại Thí nghiệm hấp phụ toluen thực với 0,2g mẫu zeolite dạng bột, ép thành viên có kích thước ngẫu nhiên từ 0,2 đến 0,5 µm Dịng khí mang toluen bão hịa trộn với dịng nitơ pha lỗng với tổng lưu lượng 200 ml/ phút để tạo thành nồng độ ban đầu toluen 2210 ppmv Toluen sau qua vật liệu hấp phụ dẫn vào hệ thống GC-FID để xác định phần trăm lại so với ban đầu Hình 19: Hấp phụ toluen mẫu ZX AcX1.8 (2210 ppmv, 200 ml/phút) Hình 19 trình bày tỉ lệ hấp phụ so với ban đầu mẫu AcX1.8 (màu vàng) ZX (màu xanh) 2110 ppmv, 200 ml/phút 100 phút Theo đó, dòng hấp phụ động, nên tỷ lệ ngày giảm vật liệu hấp phụ bão hòa biểu diễn đường cong giảm xuống phía bên phải Phần diện tích miền phía điểm tỷ lệ dung lượng toluen hấp phụ Có thể thấy lượng hấp phụ toluen mẫu ZX ban đầu lại lớn mẫu AcX1.8 Điều hợp lý Do đường 50 kính động học toluen 0,59 nm [30], thuộc khoảng đường kính vi mao quản zeolite, nên việc hấp phụ cưỡng dịng khí tạo điều kiện để vi mao quản phát huy vai trò làm tâm hấp phụ Các mẫu mesoporous zeolite hy sinh vi mao quản để hình thành mao quản trung bình, nên việc dung lượng hấp phụ có thấp mẫu zeolite vi lỗ ban đầu hợp lý Tuy nhiên, khảo sát sơ hấp phụ toluen nên chưa đánh giá vai trò mesoporous zeolite trường hợp Tác giả kiến nghị thiết lập thêm nhiều thí nghiệm để hiểu rõ vai trị mesoporous zeolite chế hấp phụ zeolite việc hấp phụ toluen, xử lý toluen vấn đề quan tâm hàng đầu 4.3.3 Khảo sát hấp phụ ẩm Thí nghiệm hấp phụ ẩm thiết lập sau: Tạo mơi trường kín chứa lượng ẩm bão hịa khơng gian kín chứa muối NaCl, mơi trường ổn định sau 48 Các mẫu sau nung 200℃, để tách hết lượng ẩm có sẵn vật liệu, đưa vào khơng gian Khối lượng mẫu thay đổi lượng ẩm hấp phụ vào vật liệu So sánh hai mẫu điều kiện hấp phụ, ta thu đồ thị hình 20 Trong đó, đường cong màu cam đồ thị hấp phụ ẩm mẫu mesoporous zeolite SX, đường màu xanh mẫu ZX ban đầu Theo quan sát, đồ thị hấp phụ thời gian từ đến 80 phút cuả mẫu ZX nằm phía đồ thị mẫu SX, chứng tỏ lượng ẩm hấp phụ mẫu zeolite vi mao quản nhiều so với mẫu mesoporous zeolite Cùng lối giải thích trường hợp hấp phụ toluen, H2O phân tử có kích thước nhỏ, nên mẫu zeolite vi mao quản có ưu việc lưu trữ có diện tích bề mặt cao Như ta biết, Việt Nam quốc gia có lãnh thổ thuộc vùng khí hậu nhiệt đới, với phía Bắc khí hậu cận nhiệt đới ẩm phía Nam khí hậu nhiệt đới gió mùa kết hợp với nhiệt đới xavan Vây, tất nhiên, có khu vực, mùa năm, lượng ẩm tồn khơng khí cao, lên đến 60% Khi đó, q trình xúc tác hấp phụ loại vật liệu zeolite thay đổi theo Theo kết hấp phụ ẩm 51 trên, chưa mẫu mesoporous hấp phụ ẩm khả ứng dụng yếu Khi độ ẩm khơng khí cao, ẩm cạnh tranh hấp phụ với chất bị hấp phụ dựa vào ưu kích thước nhỏ gọn Vậy, vật liệu mesoporous zeolite lượng ẩm hấp phụ thấp hơn, có trở nên ưu q trình hấp phụ có cạnh tranh ẩm %nước hấp phụ/g mẫu 25 20 ZX 15 SX 10 0 20 40 60 80 Thời gian (phút) Hình 20: Hấp phụ ẩm mẫu ZX SX 100 52 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Các mẫu mesoporous zeolite X tổng hợp thành công từ nguồn zeolite X vi mao quản ban đầu sử dụng phương pháp xử lý axit kết hợp hỗ trợ vi sóng Phương pháp sử dụng lượng lượng vi sóng giúp tiết kiệm thời gian phản ứng từ cắt giảm lượng chi phí tiêu tốn Đồng thời, phương pháp với xu hướng vật liệu tổng hợp giới với việc sử dụng nguồn nguyên liệu loại axit hữu khả tùy chỉnh nguyên liệu sẵn có Hiệu suất tổng hợp phụ thuộc vào loại axit sử dụng Nhưng nhìn chung, ưu tiên sử dụng loại axit có nguồn gốc tổng hợp sạch, sẵn có, cho hiệu suất tổng hợp cao Với nồng độ axit cực loãng, 0,9%, tạo thành mẫu mesoporous zeolite với phần diện tích bề mặt ngồi cao, hệ số phân tần mao quản cao mà không làm đặc tính vốn có zeolite ban đầu Điều thể qua việc mẫu tạo 06 loại axit có độ tinh thể cao, ảnh SEM cịn dạng hạt zeolite ban đầu, tỉ lệ Si/Al không đổi Trong luận văn này, axit axetic axit tối ưu quy trình thực nghiệm với việc mẫu AcX có hệ số phân tần cao, tức phần mao quản trung bình cao phần diện tích vi mao quản giảm khơng đáng kể, hiệu suất tổng hợp 80% độ tinh thể cịn cao Phần thể tích mao quản có đường kính trung bình mẫu biến tính tăng mạnh khoảng đường kính từ đến µm Bên cạnh đó, chế phản ứng đánh giá thông qua minh chứng ảnh chụp SEM, TEM, kết xuyên suốt luận văn tài liệu tham khảo Theo đó, q trình phản ứng, axit có tác động theo chiều từ vào Ngoài độ ưu tiên chiết Al, kích thước phân tử thơng số quan trọng việc lựa chọn axit thích hợp Với nồng độ axit 0,9%, việc axit axetic trở thành tối ưu cho kích thước nhỏ nên nhanh chóng tiếp cận sâu phân tử zeolite pKa thấp nên làm chậm q trình phản ứng nhanh chóng với vi sóng mà khơng làm ảnh hưởng nhiều đến tinh thể xung quanh 53 Các mẫu mesoporous zeolite cho kết hiệu suất hấp phụ MB 70 ppm, 100 ml, 0.1g xúc tác cao gấp nhiều lần so với mẫu zeolite vi mao quản ban đầu (từ đến lần) cho thấy ý nghĩa vật liệu tổng hợp việc hấp phụ hợp chất hữu có kích thước phân tử lớn Việc mở rộng mao quản làm tăng khả khuếch tán vật liệu, dẫn đến việc chất hữu lớn dễ dàng thu giữ vào sâu tâm hấp phụ vật liệu Bên cạnh đó, việc hấp phụ toluen hấp phụgiải hấp ẩm cho kết hợp lý với việc mẫu zeolite ban đầu có diện tích bề mặt riêng lớn nên có dung lượng hấp phụ hợp chất kích thước nhỏ nhiều Điều nhược điểm mesoporous zeolite, trở thành ưu điểm q trình hấp phụ cạnh tranh ẩm chất ô nhiễm VOCs, với việc mẫu mesoporous zeolite hấp phụ ẩm giải hấp ẩm lớn 1.2 Kiến nghị Trong khuôn khổ luận văn này, việc khảo sát thông số liên quan đến phản ứng tổng hợp sử dụng vi sóng chưa khảo sát Tác giả kiến nghị nên bắt đầu khảo sát thông số từ trình tổng hợp mẫu sử dụng axit axetic bao gồm cơng suất vi sóng, thời gian vi sóng, nồng độ axit axetic sử dụng để tìm điểm tối ưu giúp tiết kiệm nhiều lượng nhất, cho mẫu có hệ số phần tần cao kết ổn định Ngoài ra, việc khảo sát thông số việc sử dụng loại axit lại nên sử dụng để có nhìn tổng qt q trình Những ảnh hưởng hệ số phân tần mao quản đến độ hấp phụ MB nên khảo sát để tìm ảnh hưởng chi tiết tính chất vật liệu ứng dụng hấp phụ Cơ chế hấp phụ MB vật liệu ban đầu vật liệu sau biến tính phải nghiên cứu để xác định ảnh hưởng xem q trình biến tính có ảnh hưởng đến chế hấp phụ MB hay không Các thí nghiệm hấp phụ toluen nên thiết lập trường hợp có cạnh tranh ẩm để chứng minh ưu điểm vật liệu mesoporous zeolite Thí nghiệm hấp phụ lỏng nên tiến hành với chất hấp phụ nhỏ để xem xét mối quan hệ 54 kích thước lỗ xốp, điện tích bề mặt, kích thước phân tử hợp chất hữu Trong đó, thí nghiệm hấp phụ khí nên tiến hành với khí thải có kích thước phân tử lớn naphthalene,… Mở rộng ứng dụng vật liệu mesoporous zeolite X chất mang tâm xúc tác quang, nhiệt, … với việc mang nhiều tâm xúc tác cồng kềnh Đồng thời, khảo sát khả tái sử dụng vật liệu ứng dụng 55 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC Tạp chí quốc tế T T P Nguyen, Q T Le Nguyen, H H Lam, H D N Tran, and N Q Long, "Enhancement Of CO2 Adsorption By Introducing Mesopores Into FAU Zeolite Using Acid-Base Leaching," Journal of Applied Science and Engineering, vol 26, no 6, pp 793-800, 2022 N T T Phuong, T T H Ngoc, and N Q Long, "High surface area MnO2 catalysts prepared by a metastable aqueous-aqueous interface method and their catalytic oxidation activity," in IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, vol 947, no 1: IOP Publishing, p 012018 N T T Phuong, C H Minh, H H Lam, N T H Duong, and L Q Nguyen, "An Ultrafast and Green Synthesis of Mesoporous Zeolite X for Great Enhancement in Methylene Blue Adsorption," in Advances in Science and Technology, 2023, vol 122: Trans Tech Publ, pp 49-55 L K Anh, N T Oanh, T L Hieu, N T Phuong, N T Duong, N V Dung, and N Q Long, "Synthesis and Photocatalytic Activity for Toluene Removal of CDs/TiO2-Zeolite Y," Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis, vol 17, no 4, pp 862-871, 2022 H G Quynh, N A Kiet, H Van Thanh, T M Tue, N T T Phuong, and N Q Long, "Removal of aqueous organic pollutant by photo-Fenton process using lowcost Fe3O4/zeolite A," in IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, vol 947, no 1: IOP Publishing, p 012013 H G H Tran, T T P Nguyen, T L Bui, C V Dang, N Q T Le, T G H Nguyen, et al., "Mesostructured Zeolites Prepared by One-Pot Top-Down Synthesis Route for Carbon Dioxide Adsorption," Chemical Engineering Transactions, vol 83, pp 67-72, 2021 H N T Gia, H T H Gia, P N T Truc, T L N Quang, D N Van, A N Thanh, et al., "Preparation and characterization of mesoporous zeolite from solid waste," Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, vol 9, no 4, pp 64-69, 2020 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] R Zhang et al., "Sequential Microwave-assisted dealumination and hydrothermal alkaline treatments of Y zeolite for preparing hierarchical mesoporous zeolite catalysts," Topics in Catalysis, vol 63, pp 340-350, 2020 [2] S Bhatia, Zeolite catalysts: principles and applications CRC press, 2020 [3] D W Breck and D W Breck, Zeolite molecular sieves: structure, chemistry, and use John Wiley & Sons, 1973 [4] E M Flanigen and L B Sand, Molecular Sieve Zeolites-II ACS Publications, 1971 [5] B W Wojciechowski and A Corma, Catalytic cracking: catalysts, chemistry, and kinetics, United States: CRC Press, 1986 [6] E Cornelius, T Milliken, G Mills, and A Oblad, "Surface Strain in Oxide Cata1ysts–A1umina," The Journal of Physical Chemistry, vol 59, no 9, pp 809813, 1955 [7] S K Masoudian, S Sadighi, and A Abbasi, "Synthesis and characterization of high aluminum zeolite X from technical grade materials," Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis, vol 8, no 1, p 54, 2013 [8] Y Li, L Li, and J Yu, "Applications of zeolites in sustainable chemistry," Chem, vol 3, no 6, pp 928-949, 2017 [9] X Jia, W Khan, Z Wu, J Choi, and A C Yip, "Modern synthesis strategies for hierarchical zeolites: Bottom-up versus top-down strategies," Advanced Powder Technology, vol 30, no 3, pp 467-484, 2019 [10] L.-H Chen et al., "Hierarchically structured zeolites: synthesis, mass transport properties and applications," Journal of Materials Chemistry, vol 22, no 34, pp 17381-17403, 2012 [11] E.-S Byeon, G Jo, Y.-N Jang, G S Yang, and J Jang, "High CO2 Adsorption on Improved ZSM-5 Zeolite Porous Structure Modified with Ethylenediamine and Desorption Characteristics with Microwave," in Proceedings of the Annual Conference of Japan Society of Material Cycles and Waste Management The 26th Annual Conference of Japan Society of Material Cycles and Waste Management, 2015: Japan Society of Material Cycles and Waste Management, p 574 [12] L Wang, G.-P Yang, Y.-T Yan, J Jin, Y Ning, and Y.-Y Wang, "Solventinduced diversity of luminescent metal–organic frameworks based on different secondary building units," RSC advances, vol 7, no 73, pp 46125-46131, 2017 57 [13] A Álvarez et al., "Challenges in the greener production of formates/formic acid, methanol, and DME by heterogeneously catalyzed CO2 hydrogenation processes," Chemical reviews, vol 117, no 14, pp 9804-9838, 2017 [14] I U Haq, K Akhtar, and A Malik, "Effect of experimental variables on the extraction of silica from the rice husk ash," J Chem Soc Pak, vol 36, no 3, p 382, 2014 [15] S Van Donk et al., "Generation, characterization, and impact of mesopores in zeolite catalysts," Catalysis Reviews, vol 45, no 2, pp 297-319, 2003 [16] V Saxena and U Chandra, "Microwave synthesis: a physical concept," Microwave Heating, U Chandra, Ed Croatia: InTech, 2011, pp 3-22 [17] K Jansen, "Microwave technology in zeolite synthesis," Verified Syntheses of Zeolitic Materials, 2nd ed., H Robson, Ed The Netherlands: Elsevier, 2001, pp 39-42 [18] R Xu, "Introduction-frontiers in modern inorganic synthetic chemistry," in Modern Inorganic Synthetic Chemistry: Elsevier, 2011, pp 1-7 [19] G A Tompsett, W C Conner, and K S Yngvesson, "Microwave synthesis of nanoporous materials," Chemphyschem: a European journal of chemical physics and physical chemistry, vol 7, no 2, pp 296-319, 2006 [20] H Katsuki, S Furuta, and S Komarneni, "Microwave versus conventionalhydrothermal synthesis of NaY zeolite," Journal of Porous Materials, vol 8, pp 5-12, 2001 [21] X Xu, W Yang, J Liu, and L Lin, "Synthesis of NaA zeolite membrane by microwave heating," Separation and Purification Technology, vol 25, no 1-3, pp 241-249, 2001 [22] C Stenzel, M Brinkmann, J Muller, R Schertlen, Y Venot, and W Wiesbeck, "A novel microwave applicator for tailoring the energy input for hydrothermal synthesis of zeolites," Journal of microwave power and electromagnetic energy, vol 36, no 3, pp 155-168, 2001 [23] M Gharibeh, G A Tompsett, K S Yngvesson, and W C Conner, "Microwave synthesis of zeolites: effect of power delivery," The Journal of Physical Chemistry B, vol 113, no 26, pp 8930-8940, 2009 [24] Đ T Nguyễn, "Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ kết hợp với hấp phụ," Đại học Dân lập Hải Phòng, 2011 [25] S Abdulridha et al., "An efficient microwave-assisted chelation (MWAC) postsynthetic modification method to produce hierarchical Y zeolites," Microporous and Mesoporous Materials, vol 311, p 110715, 2021 58 [26] Y Yu et al., "Fluffy honeycomb-like activated carbon from popcorn with high surface area and well-developed porosity for ultra-high efficiency adsorption of organic dyes," Bioresource technology, vol 285, p 121340, 2019 [27] J Pérez‐Ramírez, D Verboekend, A Bonilla, and S Abelló, "Zeolite catalysts with tunable hierarchy factor by pore‐growth moderators," Advanced Functional Materials, vol 19, no 24, pp 3972-3979, 2009 [28] Y.-K Ma et al., "Facile and fast determination of Si/Al ratio of zeolites using FTIR spectroscopy technique," Microporous and Mesoporous Materials, vol 311, p 110683, 2021 [29] P Jia, H Tan, K Liu, and W Gao, "Removal of methylene blue from aqueous solution by bone char," Applied sciences, vol 8, no 10, p 1903, 2018 [30] W Chen, H Zhao, Y Xue, and X Chang, "Adsorption Effect and Adsorption Mechanism of High Content Zeolite Ceramsite on Asphalt VOCs," Materials, vol 15, no 17, p 6100, 2022 59 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Nguyễn Thị Trúc Phương Ngày, tháng, năm sinh:25/07/1998 Nơi sinh: Khánh Hòa Địa liên lạc: 571/1G, Cách Mạng Tháng Tám, phường 15, quận 10 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Bắt đầu học chương trình đại học Đại học Bách Khoa TPHCM từ tháng 9/2016 đến tháng 11/2020, khoa Kỹ thuật hóa học hệ quy Bắt đầu học chương trình cao học từ tháng 11/2020 đến