Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu nano composite bọt xốpal2o3 lai ghépacid stearic, ứng dụng để xử lý tràn dầu

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2021 - 2022 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU NANO COMPOSITE BỌT XỐP Al2O3 LAI GHÉP ACID STEARIC, ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ TRÀN DẦU Thuộc nhóm ngành khoa học: Cơng nghệ kĩ thuật môi trường HÀ NỘI, THÁNG – NĂM 2022 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2021 - 2022 TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU NANO COMPOSITE BỌT XỐP Al2O3 LAI GHÉP ACID STEARIC, ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ TRÀN DẦU Sinh viên chịu trách nghiệm thực hiện: Nguyễn Thường Đoan Lớp: ĐH10M1 Ngành học: Công nghệ kĩ thuật môi trường Giảng viên hướng dẫn: TS Mai Văn Tiến HÀ NỘI, THÁNG – NĂM 2022 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC Độc lập - Tự - Hạnh phúc TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: ⁃ Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu nano composite bọt xốp Al2O3 lai ghép acid stearic, ứng dụng để xử lý tràn dầu ⁃ Sinh viên chịu trách nghiệm thực hiện: Nguyễn Thường Đoan ⁃ Lớp: ĐH10M1 Khoa: Môi trường ⁃ Giảng viên hướng dẫn: TS Mai Văn Tiến Mục tiêu đề tài: ⁃ Nghiên cứu xây dựng sơ đồ quy trình tổng hợp vật liệu nano composite bọt xốp Al2O3 lai ghép acid stearic ⁃ Phân tích đặc trưng cấu trúc vật liệu nano composite bọt xốp Al 2O3 lai ghép acid stearic ⁃ Thử nghiệm đánh khả xử lý ô nhiễm dầu nước vật liệu Tính sáng tạo: Đã nghiên cứu chế tạo vật liệu mới, vật bọt xốp nano composite sở Al203 lai tạo Axit Stearic phương pháp thủy nhiệt Nguyên liệu để tổng hợp vật liệu nguyên liệu phổ biến, giá thành rẻ, an toàn, bảo đảm không không gây ô nhiễm môi trường Vật liệu có tính hấp thu chọn lọc dầu nước tốt, có khối lượng riêng nhẹ nước tái sử dụng lại nhiều lần Kết nghiên cứu: - Đã xây dựng đồ quy trình tổng hợp vật liệu nano composite bọt xốp Al2O3 lai ghép với acid stearic phương pháp thủy nhiệt - Phân tích đặc trưng, cấu trúc tính chất hệ vật liệu phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR), hình thái cấu trúc bề mặt phương pháp chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM), độ xốp qua phân tích khối lượng riêng - Thử nghiệm, đánh giá khả hấp thu xử lý ô nhiễm dầu nước Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Việc nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu nano composite bọt xốp Al2O3 lai ghép acid stearic, ứng dụng để xử lý dầu tràn có ý nghĩa to lớn mặt khoa học góp phần vào xử lý cố tràn dầu xảy sông biển Bảo vệ môi trường, giảm thiếu khả gây ô nhiễm mơi trường nước Góp phần nâng cao kết đào tạo, kĩ sáng tạo, thúc đẩy, tạo động lực nghiên cứu khoa học cho sinh viên Công bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Dự kết nghiên cứu đăng tải tạp chí khoa học có uy tín nước Hà Nội, Ngày tháng năm 2022 Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài Nguyễn Thường Đoan Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu nano composite bọt xốp Al2O3 lai ghép acid stearic, ứng dụng để xử lý tràn dầu, hướng nghiên cứu vật liệu quan tâm Đề tài có ý nghĩa khoa học tính thực tế cao Việc nghiên cứu vật liệu nano composite bọt xốp Al2O3 lai ghép acid stearic, ứng dụng để xử lý dầu nước có ý nghĩa lớn góp phần giảm thiểu phát thải chất thải dầu mơi trường Nhóm nghiên cứu xây dựng quy trình tổng hợp vật liệu, phân tích số đặc trưng, cấu trúc, tính chất đề tài cịn nhiều hạn chế cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện Ngày 19 tháng 05 năm 2022 Xác nhận trường đại học Người hướng dẫn TS Mai Văn Tiến TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN : Họ tên : Nguyễn Thường Đoan Sinh ngày : 14 tháng năm 2002 Nơi sinh : Trung Thành – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên Lớp : ĐH10M1 Khóa : 2020 - 2024 Khoa : Môi Trường Địa liên hệ : Ngõ 73 Đức Diễn, Phúc Diễn, Bắc Từ Liêm, Hà Nội Điện thoại : 0868733240 Gmail : 20111070199@hunre.edu.vn II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP * Năm thứ : Ngành học : Công Nghệ kỹ thuật môi trường Kết xếp loại học tập : 3.21 Sơ lược thành tích : * Năm thứ : Kỳ I Ngành học : Công Nghệ kỹ thuật môi trường Kết xếp loại học tập : 3.81 Sơ lược thành tích : Khoa : Môi Trường Khoa : Môi Trường Hà Nội, ngày Xác nhận trường đại học Tl Hiệu trưởng Trưởng phòng KHCN&HTQT tháng 10 năm 2021 Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài Nguyễn Thường Đoan LỜI CẢM ƠN! Trong trình thực đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu nano composite bọt xốp Al2O3 lai ghép acid stearic, ứng dụng để xử lý tràn dầu.” Chúng em nhận nhiều giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi quý thầy cô giáo khoa Môi trường quý thầy cô giáo ban giám hiệu Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Chúng em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành giúp đỡ Đặc biệt, chúng em xin bày tỏ kính trọng lịng biết ơn sâu sắc đến T.S Mai Văn Tiến - giảng viên khoa Môi trường - Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội - người thầy trực tiếp hướng dẫn bảo cho chúng em suốt trình hồn thành đề tài nghiên cứu Thầy tận tình bảo cho chúng em kiến thức lý thuyết thực nghiệm quý báu với lời động viên Tiếp theo, chúng em xin cảm ơn quan tâm, giúp đỡ, ân cần bảo nhiệt tình giảng dạy thầy cô Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Những kiến thức mà thầy cô truyền đạt tảng cho chúng em thực đề tài nghiên cứu Cuối cùng, để có kết ngày hôm nay, chúng em xin gửi lời cảm ơn lòng biết ơn đến người thân, bạn bè Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên chịu trách nghiệm Nguyễn Thường Đoan MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Ô nhiễm dầu cố tràn dầu .4 1.1.1 Nguyên nhân ô nhiễm dầu .4 1.1.2 Ước tính nhiễm dầu tràn vụ tràn dầu lớn nơi giới 1.1.3 Tác động dầu tràn đến môi trường kinh tế - xã hội 1.1.4 Tác động ô nhiễm dầu đến sức khỏe người .9 1.2 Các phương pháp xử lý ô nhiễm tràn dầu 1.3 Nhôm oxit (Al2O3) .11 1.3.1 Giới thiệu nhôm oxit (Al2O3) 11 1.3.2 Phân loại nhôm oxit .11 1.3.3 Cấu trúc nhôm oxit .12 1.3.4 Ứng dụng nhôm oxit .13 1.4 Acid stearic 14 1.4.1 Giới thiệu chung Acid stearic 14 1.4.2 Ứng dụng Acid stearic 15 1.5 Tình hình nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano xử lý ô nhiễm dầu .16 1.5.1 Tình hình nghiên cứu vật liệu nano giới Việt Nam 16 1.5.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano composite bọt xốp lai ghép acid stearic 17 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 20 2.2 Phương pháp nghiên cứu 20 2.2.1 Hóa chất .20 2.2.2 Thiết bị 20 2.2 Tổng hợp vật liệu nano composite bọt xốp Al2O3 lai ghép acid stearic .21 2.3 Khảo sát ảnh hưởng điều kiện tổng hợp đến tính chất vật liệu composite bọt xốp Al2O3/acid stearic 24 2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ NH3 đến khối lượng kích thước hình dạng hạt nano Al2O3 hình thành 24 2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung đến tính chất hấp thu dầu vật liệu nano composite bọt xốp Al2O3 lai ghép acid stearic 24 2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng dung dịch axit stearic đến khối lượng vật liệu nano composite bọt xốp Al2O3 lai ghép acid stearic hình thành khả xử lý hấp thu dầu thải 24 2.4 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng, tính chất cấu trúc vật liệu .25 2.4.1 Phương pháp nghiên cứu phổ hồng ngoại (IR) 25 2.4.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 26 2.4.3 Xác định khối lượng riêng vật liệu (TCVN 6039-1:2015 (ISO 1183-1:2012) 27 2.5 Thử nghiệm, đánh giá khả xử lý dầu vật liệu nano composite bọt xốp Al2O3 lai ghép acid stearic 28 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng điều kiện tổng hợp đến tính chất vật liệu composite bọt xốp Al2O3/acid stearic .30 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ NH3 đến khối lượng kích thước hình dạng hạt nano Al2O3 hình thành 30 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung khả hấp thu dầu vật liệu 31 với vật liệu sau hấp thu xử lý dầu thải, kết chứng tỏ dầu thải vật liệu hấp thu xử lý So sánh kết chụp ảnh SEM phân tích hình thái cấu trúc bề mặt mẫu vật liệu nano composite bọt xốp Al2O3 lai ghép acid stearic trước sau hấp thu xử lý dầu thải, quan sát rõ khác biệt sau hấp thu xử lý dầu thải, bề mặt vật liệu có lỗ xốp trống hơn, hầu hết khoảng trống bề mặt bên trông cấu trúc vật liệu bị phân tử dầu thải lắp kín KẾT LUẬN Đã tổng hợp thành cơng hệ vật liệu composite bọt xốp Al 2O3 lai ghép acid stearic Nhiệt độ nung tối ưu vật liệu 500C, nồng độ dung dịch NH3 thích 0,05M, hàm lượng dung dịch axit stearic nồng độ 0,05 M 100ml Đặc trưng cấu trúc tính chất vật liệu polyme xốp đánh giá phương pháp phổ hồng ngoại FITR, chụp ảnh SEM xác định khối lượng riêng Thử nghiệm đánh giá khả xử lý, hấp thu dầu thải vật liệu, dầu thải qua sử dụng cho thấy g vật liệu nano composite bọt xốp Al 2O3 lai ghép acid stearic có khả hấp thu xử lý tốt gần toàn khoảng 5ml dầu thải nước TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 ITOPF (2014), “Effects of oil pollution on the marine environment”, Techical information papers 13 19 ITOFT (2014), “Effect of oil pollution on social and economic activities”, Technical information paper 12 20 ITOFT (2014), “Use of sorbent materials in oil spill response”, Technical information paper 21 Bro-Rasmussen F (1996), “Contamination by persistent chemicals in food chain and human health” Sci Total Environ, 188(1), pp 45-60 22 Olov Fast, Christer Colliander (1994), “A new tool for oil spill responders”, Spill science and Technology Bulletin, 1(2), pp.173-174 23 Pasila A (2004), “A biological oil adsorption filter” Marine Pollution Bull, 49(11-12), pp 1006-1012 24 B.R Simonovic, D Arandelovic, M Jovanovic, B Kovacevic, L Pezo, A Jovanovic (2009), “Removal of mineral oil and wastewater pollutants using hard coal”, Chem Ind Chem Eng Q., 15, pp.57-62 25 A.E Bence, K.A Kvenvolden, M.C Kennicutt (1996), “Organic geochemistry applied to environmental assessments of Prince William Sound, Alaska, after the Exxon Valdez oil spill A review”, Org Geochem., 24, pp.7-42 26 R Camilli, C.M Reddy, D.R Yoerger, B.A.S Van Mooy, M.V Jakuba, J.C Kinsey (2010), “Tracking hydrocarbon plume transport and biodegradation at Deepwater Horizon”, Science, 330, pp.201-204 27 J Pinto, A Athanassiou, D Fragouli (2018), “Surface modification of polymeric foams for oil spills remediation”, J Environ Manage., 206, pp.872-889 28 R MacDonald, D.M Kammen, M Fan (2014), “Science in the aftermath: investigations of the DWH hydrocarbon discharge”, Environ Res Lett., 9, pp.125006 (1-2) Hình Phổ hồng ngoại Al2O3 sau giai đoạn nung thủy nhiệt