Tổng hợp vật liệu reo mofs mang nhóm sulfonic và Ứng dụng hấp phụ ion pb2 cong trong nước

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHÍNH SỬA KHÓA LUẬN Họ và tôn: — Kiều Vân Thương "Tôi đã bảo vệ khóa luận tốt nghiệp với “Tông hợp vật liệu Reo- MOFs mang nhóm sulfonic và ứng d

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

re cules

KIEU VAN THUONG

TONG HOP VAT LIEU Reo-MOFs MANG NHOM SULFONIC VA UNG DUNG HAP PHU ION Pb** TRONG NUOC

KHOA LUAN TOT NGHIEP

‘TP Hồ Chí Minh ~ 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

KHOA HOÁ HỌC

a 1 HO CHI MN

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

TONG HOP VAT LIEU Reo-MOFs

MANG NHOM SULFONIC VA UNG DUNG HAP PHU ION Pb** TRONG NUOC Chuyên ngành: Sự phạm Khoa học tự nhiên

“Găng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Mỹ

: Kiểu Văn Thương — 46.01.401.265

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHÍNH SỬA KHÓA LUẬN

Họ và tôn: — Kiều Vân Thương

"Tôi đã bảo vệ khóa luận tốt nghiệp với “Tông hợp vật liệu Reo-

MOFs mang nhóm sulfonic và ứng dụng hấp phụ ion Pb** trong nước tại hội đồng chấm luận văn ngày 03 thing 05 năm 2024

ồi đã ửa chữa và hoàn chính luận văn đồng với các góp ý, yêu cầu của Hội

đồng và ủy viên nhận xét, gồm các ý chính như sau:

~ Chinh sửa một số phẳn, bó cục của chường Tổng quan

- Chỉnh sửa một số định dạng chỉ số trên và chỉ số đưới, viết hoa,

= Chinh sita mot s6 tich dẫn

y tôi xin báo cáo đã hoàn thành sửa chữa khóa luận như trên và đề nghị Hội đồng chấm khóa luận, người hướng dẫn khoa học xác nhận

Tp HỖ Chí Minh, ngày 09 thắng 05 năm 2024 Sinh viên (ki lên và ghỉ rõ họ tên)

"Xác nhận của người hướng dẫn khoa học _ Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng (đi lên và ghỉ rõ họ lên) (í lên và ghỉ rõ họ tên) Nguyễn Văn Mỹ Nguyễn Kim Diễm Mai

XÁC NHẬN CỦA GVHD._ XÁC NHẬN CỦA CHỦTỊCH HỘI ĐỒNG

Hoàn thành được khóa luận tốt nghiệp này em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến

‘Thiy Nguyén Van My Thay đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kinh nghiệm

“quỷ báu và tạo điều kiện thuận lợi giúp em thực biện khóa luận Em rắt biết ơn những,

lời động viện chia sẻ từ Thấy, đó là những lời chia sẽ quý giá nhất, động lực lớn lao

mà em nhận được trong suỗt quãng đường thỏi gian còn là sinh viên

Em xin cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Hóa học đã tạo điều kiện cho em học

tập về kiến thức và cung cắp các trang thiết bị để em thực hiện Khóa luận này

"Ngoài ra cảm ơn bạn Nguyễn Thị Mỹ Duyên và các bạn trên phòng läb đã hỗ trợ và giúp đỡ em trong suỗt quá trình làm nghiên cứu

“Con cảm ơn gia định đã luôn bên con những lúc khó khăn, gia đình là động lực đễ con phần đầu và đạt thành quả như ngày hôm nay

TP Hồ Chí Minh, 02 tháng 05 năm 2024

Kiều Vân Thương

LỚỠI CẢM ƠN

MUC LUC

DANH MUC CHU VIET TAT

DANH MUC BANG BIEU

DANH MUC HiNH ANH

MG DAU

CHUONG 1, TONG QUAN

1.1, Tổng quan về vật lệu khung hữu cơ kim log (MOES) LLL Gis

thiệu vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOE3) 1.12 Các phương pháp tổng hợp MOF’

1.1.2.1 Phuong pháp nhiệt dung môi

1.1.2.2 Phương pháp siêu âm,

1.1.2.3 Phuong phap nghién cơ hoá học,

1.1.3, Ung dyng eta vt igu MOEs

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài

1.2.1 Thực trạng ô nhiễm chỉ ở Việt Nam

1.2.2 Xử lý nước thải nhiễm chỉ bằng phương pháp hắp phụ 1.2.3 Tổng quan về vật liệu Reo-MOES

1.2.4 Các công trình nghiên cửu có liền quan

'CHƯƠNG 2 THUC NGHIEM

2.2 Quy tinh the nghigm

2.2.1 Téng hop linker 4 —sulfonaphthalene ~ 2,6 — dicarboxylic acid (H;SNDC) 2.2.2 Quy trình tổng hợp vật liệu Reo-MOF

2.3 Xây dựng đường chuẳn của chỉ

12 4

2.4 Các phương pháp nghiên cứu

2.4 Phương pháp nhiều xạ tia X dạng bột 3.4.2, Phương pháp phổ hồng ngoại (FT-IR)

2.4.3 Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng:

2.44, Phuong pháp phổ tân xạ năng lượng ta X-EDX mappine

2.4.5 Phương pháp hiển vi điện tử quét - SEM

3.4.6 Phương pháp hiễn vĩ điện tử truyền qua ~ TEM 2.4.7 Phương pháp quang phố hấp thụ nguyên tử - AAS 2.5 Khao sit kha ning hap phu chỉ của vật liệu Reo-MOE 2.5.1 Khio sit su anh hưởng của pH:

2.5.2 Khao sat sy ảnh hướng của lượng chất hắp phụ:

3.5.3 Khảo sát đẳng nhiệt hấp phụ:

2.5.4, Khảo sát động học hấp phụ:

CHUONG 3 KET QUA VA THAO LUẬN 3.1 Đặc trumg cfu tric eva vat ligu Reo-MOF 3.2 Tinh chit hip phụ Pb’

3.2.1, Anh hug của pH đến khả năng hấp phụ của vật lệ

3.2.2 Ảnh hưởng của lượng chất hắp phụ

3.3.3 Nghiên cứu các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ 3.3.4 Động học quá trình hấp phụ Phề"

KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHAO

PHU LUC

‘Metal ~ organie frameworks ‘Vii liệu khung Kim loại = hữu

sỡ

MIL | Materials Institute Lavoisier Viện v liệu [avobier SBUs — | Secondary Building Unis "Đơn vỉ xây dụng thứ cấp FAR | Fourier Infrared Spectroscopy Phổ hồng ngoại EDX | Energy Dispenive Xray Phổ tần xạ năng lượng tỉa X SEM | Scanning Electron Microscopy Hiển vi điện tử qual TEM | Transmission Electron Microscopy |Hiểnviđiệntữtuyễnqua PXRD [Powder X-ray Diffraction "Nhiễu xạ tỉa X dạng bột TGA | Thermogravimetrie analysis "Phân tích nhiệt trọng lượng AAS | Atomic Absorption spectroscopy Quang phố hấp thụ nguyên từ

Bảng 1.1 Dung lượng hấp phụ Pb cue đại của một số vật liệu 10 Bảng 2.1 Các hóa chất sử dụng cho nghiên cứu "

ố của bốn mô hình đẳng nhiệt hấp phụ được sử dụng khảo sát cquả trình hắp phụ Pb* của vật liệu Reo-MOF, 30

Bảng 32 Các tham số của các mô bình động học lý thuyết được sử dụng khảo sát

Hình I-1 Sự hình thành vật liệu MOFs 3 Hình 1.2 Vi du về các cấu trúc khung hữu cơ-kim loại khác nhau với các cụm kim loại và các liên kết hữu cơ tương ứng của chúng 4 Hình 2.1 Phản ứng tổng hợp HI:SNDC, "2 HÌnh 2.2 Quy trình tổng hợp HsSNDC "2 Hình 2.3 Quy trình tổng hợp vật liệu Reo-MOE 14 Hình 2.4 Duong chun Pb** trong khoảng nông độ 2 — 20 mg L 15

Hinh 3.1.) Linker 4~ sulfonaphthalene - 2.6 ~ dicarboxylic acid (H:SNDC) by

“Cụm kim loại Zirconyl chloride octahydrate c) Cấu trúc của vật liệu Reo-MOF 22

Hình 32 Phổ ET-IR cia vt iu (46) khi so sánh với linker (đen) 24

Hình 35 Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hắp phụ của vật liệu Reo-MOE 27

Mình 3.6 Ảnh hưởng của lượng vật liệu đến dung lượng hip phụ của vật liệu Reo- MOF tai pH = 5,5 28 Hinh 3.7, (a) Đường đẳng nhiệt hip phy Pb** tai pH = 5,5 (0.02g Reo-MOF), Dữ liệu được xây dựng theo eae mé hinh: (b) Langmuir, (e) Temkin va (d) Freundlich

29

Hinh 3.8 (a) Đường động học hấp phụ Pb" tai pH = 5.0 Dữ liệu được đưa vào môi hình (b) động học biểu kiến bậc 1, (c) dong học biểu kiến bậc 2 31

MỡÀU

Sự pháttiễn của ngành công nghiệp giúp cải thiện, phát triển đồi sống cũa nhiều người dân, song cũng gây ra nhiều vấn đỀ như ô nhiễm không khí, ð nhiễm đất, ô

nhiễm nguồn nước gây ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của con người và động vật

Phải nói đến là sự ô nhiễm kim loại năng trong nguồn nước, Cúc chất thải từ nhà máy

sản xuất bình acquy trong động cơ xe, nhà máy sản xuất pin chỉ, những vùng khai

thác mỏ, luyện kim mỗi ngày đều thải ra môi trường rất nhiều chất độc, trong đói

phải nói đến là kim loại chỉ Không những vậy, trong các đường ống dẫn nước sinh

hoạt lu ngày không được bảo dưỡng cũng sẽ thải ra một lượng chỉ vào nước Kim

và tích lũy trong cơ thể, do đó nhiễm độc chỉ sẽ gây ra những bệnh lý nguy hiểm Chỉ

là kim loại có độc tính cạc sau khi đi vào cơ thể sẽ gây tốn thương, suy giảm chức,

năng của hệ thần kinh trung ương và các cơ quan trong cơ thẻ Một số hệ lụy khi cơ

thể nhiễm độc chỉ tổn thương DNA, dị tật bằm sinh ở trẻ em, giảm khả năng tập

trung Nếu chỉ thâm nhập vào xương sẽ gây ra các bệnh vẻ xương khớp như loãng

xương, ngoài ra còn lầm suy yếu tổng hợp huyết sắc tổ, gây rỗi loạn thẫn kinh [L2]

Nhận thấy sự nguy hiểm của việc nhiễm độc kim loại nặng, các nhà khoa hoc

đã nghiên cứu và thực biện nhiều phương pháp nhằm loại bỏ kim loại chỉ ra khỏi

nước thải như phương pháp kết tủa hóa học, sử dụng than hoạ tính, loại bd chỉ bằng

hấp phụ ion Pb°* trên bể mặt chất rắn, tạo phức dung môi [5] nhưng hiện nay phương

pháp hap phụ thường được lựa chọn do sự da dạng về vật liệu hấp phụ zeolie,

nanosized metal oxides (NMOs), vật liệu khung kim loại hữu cơ (MOE), cũng

như khả năng hắp phụ cao và hiệu quả về mặt kỉnh kể 6]

Trong đó, sử dụng vật liệu MOEs trong việc hấp phụ kim lại nặng đang là hướng nghiên cứu được quan tâm nhờ các tỉnh chất đặc biệt và sự đa dạng của vật

MOFs) được biết đến là vật liệu lai hóa vô cơ — hữu cơ do hợp chất được hình thành

da trên sự iên kết của ion kim ogi (lostr) v các cầu nỗi hữu cơ (igan8) Đây là

loại vật liệu xốp kích thước nano, các hợp chất hữu cơ tạo nên cắu trúc khung sườn

sấu trúc linh động do đ vật liệu không giới hạn kích thước lỗ xốp [74] Nhờ các đặc

số tiềm năng ứng dụng như lưu trữ,

[9,10] Cũng với khả năng linh hoạt thay đổi kích thước

lưu trữ và phân phối thu

lỗ xốp bằng cách thay đổi các nhóm chức hoặc thay đổi cụm kim loại, vật liệu MOFs luôn được quan tam vi tinh da dạng của vật liệu

"Nhận thấy sự cấp thiết của vấn đề xử lý kim loại nặng trong nước thải, nhiều

nhà khoa học đã nghiên cứu và phát triển thành công nhóm vật ligu MOFs bén nước,

zirconium có ái lực cao voi Oxygen, do dé sẽ tạo nên liên kết bền với cầu nổi hữu cơ

u MOFs tâm kim loại zirconium có độ bền cao

chứa nhôm Oxygen Do đó, vật

trong nhiều môi trường khác nhau [11,12] Nhằm tăng hiệu quả hấp phụ kim loại

năng, nhóm nghiên cứu của Ping Chen và các cộng sự đã biến tinh vat liu MOFS,

giúp mở rộng điện tích bề mặt riêng, tăng cường điện tích bề mặt của nó và tăng kích

thước lỗ rỗng Từ đó hiệu quả hắp phụ kim loại nặng trong nước của vật liệu MOEs

mang tâm kim lại zi 'onium tăng lên đáng kẻ [13]

`Với tắ cả những lí do trên, tôi quyết định sử dụng vật liệu khung hữu cơ — kim loại mang tâm kim loại zirconium là đối tượng nghiền cứu Vật liệu Reo-MOF được

hiện ở các kết quả, gián đỗ của ác phương pháp ho

tích nhiệt TGA-DSC, ảnh SEM, TEM kết hợp phân tích nguyên tổ EDX-mapping để

mô tả cơ chế hắp phụ Chứng minh thực tế khi dung lượng hắp phụ chì của vật liệu

Reo-MOE là 10604 mg g' tại pH = 5,5 Những kết quả này cho thấy rằng vật liệu

MOFs mang tim kim logi zirconium có thể được sử dụng như một vật liệu đây triển

vọng, trong các nghiên cứu về khả năng xử lý các kim loại nặng trong nước Do đó

1.1 Tổng quan về vit ligu khung hữu cơ kim loại (MOFS) 1-1-1 Giới thiệu vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOES)

"Vật liệu khung hữu cơ kim loại (Metal-organic frameworks - MOFS) là vật liệu

nắn được tạo think tr cic ion kim loại vô cơ (hoặc cụm kim loại) và liên kết hữu cơ

được kết nối bằng các liên kết phối trí Các ion kim loại hoạt động như các nút hoặc

trung tâm và các liên kết hữu cơ hoạt động như một cầu nỗi, ạo thành một mạng hai

chiều, ba chiều phức tạp Các nguyên tử có cặp electron chưa liên kết như O, N, S,

sẽ liên kết và cổ định các fon kim loại tạo thành các nút, các nút này được gọi là đơn

.cơ tạo thành cầu trúc lớn hơn Vật liệu khung cơ kim là loại vật liệu xốp có kích thước

nano, các hợp chất hữu cơ tạo nên cấu trúc khung ba chiều, diện tích về mặt riêng,

lớn, độ xốp cao, cấu trúc lỗ xốp bẻn vững và khung cấu trúc linh động Ngoài ra, vật

liệu có vu điểm là sự đa dạng kích thước ỗ xếp, đây là ưu điểm vượt trội của vậtliệu

MOFs so với các vật liệu rắn truyền thông (than hoạt tính, zeolite) Vật liệu MOFsỐ

hứa hẹn nhiễu thành tựu trong việc dẫn thuốc, lưu trữ, phân tích khí hay xử lý nước loại hoặc biến tính các cầu nói hữu eo trong cấu túc Từ đó cầu trc lên kết hình học, kích thước lỗ xắp, tính chất của vật liệu thu được sẽ khác nhau đáng kể [14-17]

“omie, xây dựng từ di và tetraeaboxylie acid và các kim loi chuyển tiếp như Zn,

“Co, Ni, U [I9] Sau đó, hàng loạt các vậtliệu MOFS ra đồi với sự đa dạng về tâm

im loại và iu nd linker, Thai kỉ đầu nghiên cứu vẺ vật liệu khung cơ kim, MOES

vẫn có nhược điểm lớn lả kém kém bền hóa học do các đơn vị cấu tạo nên cấu trúc tinh thể chủ yếu kết nối bằng liên kết cộng hóa trị, liên kết yếu giữa thành phần hữu cơ và vô cơ, kích thước lỗ xốp nhỏ do điện tích bị chiếm hẳu hết bởi các

ion Sau này, nhiều nhóm nghiên cứu đã thay đổi các cụm kim loại hoặc biến tính

sắc cầu nối hữu cơ, gắn thêm các nhóm chức có hoạt tính cao, giáp mở rộng kách

mở ra hướng nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng một họ vật liệu mới

Dựa trên sự bay hơi của dung mỗi và sự khuếch tn mà các chất thành phần có

các phản ứng ghép đôi, tạo thành các đơn tỉnh thể, Tuy nhiên để đảm bảo khung cơ

“Quá trình tổng hợp cần được nghiên cứu nhiều để ứng dựng tổng hợp trên quy mô đây gồm nhiệt dung môi, vĩ sing, siêu âm, cơ-hỏa, song phương pháp nào giúp làm

thí nghiệm cũng như thương mại,

1.12.1- Phương pháp nhiệt dung mi

Phuong pháp tổng hợp điển hình là gia nhiệt hỗn hợp *ligand” và và muối kim loại trong dung môi khoảng 12 - 48 gid Phương pháp này có thể thu được tỉnh thể có liệu Tuy nhiên đây là phương pháp được áp dụng nhiều nhất ở quy mô phòng thí nghiệm và có thể tổng hợp được nhiều loại MOFs véi hình thái khác nhau Trons tan trong dung môi hữu cơ Phân ứng được gia nhiệt ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi

‘cua dung môi [23] Các điều kiện về nhiệt độ tổng hợp, lượng chất phản ứng, pH của

môi trường phần ứng cần được kiễm soát nghiêm ngặt Phương pháp này có tụ điểm

là có thể kiểm soát được hình th kích thước và độ kết tỉnh của vật liệu tổng hợp được, Tuy nhiên vậtliệu thụ được ừ phương pháp này sẽ cồn các tiễn chất chưa phần

liệu Ngoài ra, phương pháp này sử dụng một lượng lớn dung môi độc hại có mùi khó

chiu gay 6 nhigm mỗi trường nếu không được qua xử lí [24]

1.1.2.2 Phương pháp siêu âm

Phuong pháp sông sié âm là kỹ thuật thân thiện với môi trường do không cần

sử dụng đến các dung môi độc hại Trong quá trình tổng hợp vật iệu bằng phương tỉnh sản phẩm so với các phương pháp truyền thông được gia nhiệt trong lò nung hoặc

tủ sẩy Bằng cách chiều xạ sóng siêu âm vả tạo bọt trong hỗn hợp chất phản ứng, các

bot khí sẽ bằng nỗ ạo ra cúc điểm nóng cục bộ với nhiệt độ rắt cao (khoảng 5000K)

và áp suất lớn (1000 bar) cùng với tốc độ làm mát cực nhanh (< 1010 K/s) giúp hình :ủa vật liệu MOEs [25]

thành cấu trúc tình th

2-pyrolidone (NMP) sit dng sign dầu cục, khuấy dưới khí quyển khí

I¬nety

nitrogen (N2) ở nhiệt độ phòng trong khoảng 10 — 75 phút Vật liệu MOF-5 thu được

số kích thước 100 um nhỏ hơn khoảng 5 lần so với MOF-5 được tổng hợp bằng

phương pháp truyền thống [26] Tương tự, vật liệu HUSK-1 [27] cũng được tổng hợp

mới theo xu hướng không sử dụng dung mỗi tong quy trình tổng hợp vậtliệu MOFs

Cie tién chất dạng bột được trộn cùng với viên bì nghién trong máy nghiền cơ, sự va

cham sinh ra năng lượng lớn giúp thúc đẩy quá tình hình thành sản phẩm Trong quá

trình tổng hợp vật liệu theo phương pháp này, các liên kết nội phân tử bị phá vỡ cơ

học và dẫn đến các biến đổi hoá học của các chất Phương pháp này thể hiện tim

năng bảo vệ môi trường hiệu quả vì phản ứng có thể thực hiện được trong điều kiện

không có dung môi, tránh việc sử dụng các dung môi hữu cơ độc he [28] 1.1.3 Ứng dụng của vật liệu MOES

"bền hóa học, sự đa dạng về cầu trúc và kich

Vĩ những tu điểm về độ bên nư

thước lỗ xếp, vậtliệu MOES là hướng khai thác của nhiều nhóm nghiên cứu Mặc di

những khó khan, thách thức do có nhiều nhược điểm cần khắc phục như hiệu suất,

tính thương mại hoá sản phẩm nhưng với những nghiên cứu gần đây được công

‘cho thy các khó khăn gin như được giải quyết do hình thái cầu trúc MOES được điều

chỉnh phù hợp theo mục đích ứng dụng sau cùng Như công bổ của nhóm nghiền cứu

nhờ cấu trúc khung kim loại-hữu cơ [29] Một nghiên cứu khác của nhóm Stoeck và

sông sự đã sử dụng vật liệu MOE để tách lọc khí và cho thấy khả năng chọn lọc bắp

phụ khí tốt hơn vật liệu xốp zeolite truyền thống, chứa 2,01 g g' CO; tại nhiệt độ

phòng, áp suit SO bar vi 308 mg g"!CHs & ap suit 110 bát [30]

"Nhờ vào khả năng hấp phụ tốt, độc tính thắp, vật liệu MOF còn được dùng làm

khác nhau,

Vật dẫn thuốc [31] Ngoài ra do kích thước loại MOF sẽ có khả năng tải thuốc khác nhau, tùy thuộc vào mục đích sử dụng [32],

truyền thống, MOEs là lựa chọn tốt để làm chất mang xúc tác nhờ cắu tr tâm kim loại chuyển tiếp thường còn trồng hoặc cúc cầu nổi hữu cơ cỏ chứa các nhóm chức

dư điện tử [33,34] Xamena và cộng sự đã ứng dụng vật liệu UiO-66 và UiO-66-NH2

chứa tâm kảm loại zirconium lim xi tie cho phin img este hoa céc acd béo tu do, định hưởng tổng hợp sản xuất biodesel và các hợp chất ele có giá tì khá [35]

Vi những tu điểm về điện tích bỀ mặt riêng, kích thước lỗ xốp, cấu trú tâm

kim loại và các cầu nói hữu cơ linh động, vật liệu MOF được ứng dụng rộng rãi trong

việc hấp phụ các chất khác nhau, ừ đ đáp ứng được nhiều mục địch như dẫn thuốc hoặc loại bỏ, tích lọc khí, ion kim loại năng

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực cũa đề tài

1.2.1 Thực trạng ô nhiễm chỉ ở Việt Nam

Lượng chì tối đa cho phép trong nước sinh hoạt cỡ 0,015 va 0,01 mg L" theo

và Tổ chức Y tế thé gigi (WHO)

tiêu chuẳn cũa Cơ quan Bảo vệ mỗi trường (API

(86) Ở Việt Nam có những vùng tỉ lệ phơi nhiễm chỉ cao như làng nghề, khu sản

xuất, t các khu dân cư xung quanh khu vực xả thải của cá

chế sản phẩm chứa cÍ

"Nhiều nghiên cứu đã cho thấy thực trạng nhiễm độc chỉ đi với

trong máu của trẻ em tăng nhà máy, xí nghiệp,

những khu vực này có nguy cơ cao hơn vả hảm lượng cl

cao khi tếp xúc trực iếp với nguồn ô nhiễm chỉ hoặc rẻ cm sống cũng người thần

có tiếp xúc với nguồn ö nhiễm chỉ

“Chỉ sẽ xâm nhập qua co thể người thông qua ba con đường chính: hô hấp, tiêu

hóa và qua da, Tốc độ thắm thấu của chỉ vào cơ thể nhiễu và nhanh khi tiếp xúc trong

sẽ ích tụ, triệu chứng khó phát

điều kiện nhiệt độ và độ âm cao Chỉ khi đi vào cơ

hiện Chỉ cằn hàm lượng chỉ là 0.5 ppm trong máu người sẽ ngăn cản quá tình tổng bệnh thận, hen suyễn, vô sinh, Ở trẻ em, tỉnh trạng nhiễm độc chỉ khiến bệnh nhân,

trở nên cáu kinh, kém tập trung, trí nhớ, dáng đi không vững, lên cơn kinh phong

thường xuyên [L2]

1.2.2, Xử lý nước thải nhiễm chỉ bằng phương pháp hắp phụ

Nhận thấy được tính cấp tiết của việc loại bỏ chỉ khôi nước thi, nhiễu cuộc

để loại bỏ kăm loi nặng ra khỏi nước như kết tủa, màng lọc tuy nhiễn phương phương pháp khác là sử dụng các vật liệu xóp, hắp phụ các kim loại nặng bằng cách khuếch tin vàlục tương íctính điện, đấy gợi là phương pháp hấp phụ Phương pháp

này được cho là khảthỉ trong việc xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng Ưũ điểm đầu tiên là phương pháp này có thể xử lý nông độ chỉ cao tại nhiệt độ phòng trong thời

sian ngắn, giúp tiết kiệm thời gian, cho hiệu suất hap phụ cao Thứ hai, vật liệu MOFS

có thể thay đổi kích thước lỗ xốp bằng cách thay đổi các nút kim loại hoặc biễn tinh

độ bên nước, bên dung môi cao, sau khi hắp phụ chỉ có thể giải hắp bằng cách rửa vật

liệu với dung dich HNOs 1 % va tai sử dụng nhiều lần, điều này giúp cho phương hip phụ tại điều kiện nhất định, ta có thể sử dụng các phương pháp hóa lý như phương nguyên tử không ngọn lửa FAAS, khối phổ ICP MS, phổ nguyên tử hắp thụ AAS,, tiện Reo-MOFs

1.2.3, Tổng quan về

'Có nhiều vật liệu được sử dụng hắp phụ kim loại nặng trong nude nhu zeolite,

carbon hoa tính và một số oxide kim loại 38.39] Tuy nhiền, các vậ liệu truyền

thống đó có dung lượng hấp phụ không cao, cằn nhiều thời gian đẻ quá trình hắp phụ

là kêm bền nhiệt, kém bn hóa học Nhiều công trình nghiên cứu đã nỗ lực xây dựng cứu về vậ liệu khung cơ kim, MOES vẫn 6 nhược điểm lớn

cầu trúc có độ bền cao hơn trong nhiều môi trường khác nhau Cho đến khi Cavka và

Zro(us-O)4(us-OH)s €6 tam kim loại chính là Zirconium liên kết phối trí với cầu nối

1 benzene dicatbovylse (BDC) thì hướng nghiên cứu này dần cổ khả quan, Cần trúc vật liệu UiO-66 có độ bên cao, ít bị thuỷ phân so với cúc vật liêu nghiên cứu

trước đó [24] Kế từ đ

ing hop vật liệu MOFs sử dụng nút mạng vô cơ là Zr (IV)

vit liga Reo- MOF, cc ion Zirconium bi hs ba các cầu nỗi hữu cơ có chức Oxygen,

<p là vật liệu được khai thác và nghiên cứu rất nhí

nhờ sự đa dạng kích thước,

“Gần đây, bên cạnh các MOFs mang tim kim loai vanadium, aluminium thi zirconium

cũng được chọn để nghiên cứu và tổng hợp để tạo ra các loại vật liệu MOFs mang

tâm kim loại bên nhiệt, bên hóa học và bền cơ học hơn ireonium là nguyễn tổ nhóm Osygen Biết được tỉnh chất đó, nhiễu nhóm nghiên cứu đã ứng dụng sự tương tắc

mạnh của Zireonium (IV) vả Oxygen rong nhóm carboxylate, giúp cho vật liệu tổng

hợp được có trật tự cao, bình thành các vậtliệu Reo-MOFS bền dung môi và bền nước 140441] Từ đó, tổng hợp vật liệu MOES sử dụng nút mạng vô cơ là zireonium (IV) lược tổng hợp rõ rằng và đa dạng, được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực khác nhan, Một số linker hữu cơ thường thường được sử dụng để tổng hợp Reo-MOFS như

terephthalic acid, 44”-biphenyldicarboxylic acid 44°4".4™(pyrene-1.3,6.8-retrayl)

“Các phương pháp tổng hợp thường dùng là phương pháp nhiệt dung mỗi, phương

nhau của vật liệu Reo-MOFS

Nhân chung, zirconlom cho phế lạo ra sự đa dạng cấu trúc của các vật iệu

Reo-MOEv Trong đó, tính chất lỗ xốp va các vị trí kim loại không bão hòa kết hợp

với nhau mang lại nhiều ứng dụng tiề n năng trong lưu trừ và chuyển đổi năng lượng Bên cạnh đó, vệ biển tính các cầu nỗi hữu cơ cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc

tạo ra các cấu trúc điện tử đa dang

12.4, Các cũng trình nghiên cứu có liên quan

Trên thể giới, vật liệu MOFs và ứng dụng của chúng đã và đang được nghiên

cửu tắt ông rãi đa dạng, rong đó có vật liệu MOF mang tim kim loi zirconium, Reo-MOFs đã nhận được sự chú ý đáng kế nhờ sự xuất sắc của chúng độ ôn định hóa

học và độ bền cơ học,

“quan Công trình nghiên cứu của nhóm tic gid Cuong C.Tran cho thấy khả năng hip

mg.g `, cao hơn nhiều so với các chất hắp phụ và vật liệu MOFs được báo cáo trước

đây 42]

Ở phạm vi quốc tế, một kết quả thực nghiệm khác của nhóm nghiên cứu của

‘ign si Wei Ruan cho thấy khả năng hip phy của Uio-DMP là 296,5 mg.g', Các ion đạt đến 71,0% được duy tr sau 5 thí nghiệm hip phụ - giải hấp liên tiếp [43] Trong hợp thành công có diện tích b mặt 3302 m°/g (heo lí thuyết BET), có thể tc

là 1.54 cm3/ |4]

Bang 1.1 Dung lượng hấp phụ Pb'" cực đại của một số vật liệu

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị

Bảng 22 Dụng cụ và thất bị thí nghiệm

Tủ hút i Đũa thuỷ tình Máy ly tâm i Bình cầu May hit chin khong | Ong sinh hàn

Bếp điện 10 Phéu Buchner

i Miy do pi

2.2 Quy trinh thye nghiệm

2.2.1 Tổng hợp linker 4 — sulfonaphthalene ~2,6 — dicarboxylic acid (HHsSNDC)

° fou 9

€1 ` ase `

mpc Mmsxpc Hinh 2.1 Phan img tng hep HsSNDC Quy trình tổng hop linker được thực hiện theo công trình của nhóm nghiên cứu

My V Nguyen [49]: cân 1,0 2,6 ~ naphthalenedicarboxylic acid (H:NDC) cho vào

binh edu 100 mL Thêm từ từ S ml hỗn hợp gồm dung dịch HoSO, 9894 và olsum

hiy từ g nhệt 191C 248 [tao top oo om nk

‘Acid bing Sm HCL3% wong 218

hợp ở nhiệt độ 130 °C trong 24 h Sau 24 h, để nguội bình phản ứng đến nhiệt độ phòng

Hoà tan hỗn hợp sau phản ứng trong khoảng 100 mL nước cắt, acid hoá địch

hú được bing 50 mL dung dich HC1 37% trong 24 h Tiền hành lọc thu sin phẩm rắn

và rửa với 50 mL dung địch HCI 379%, làm khô sản phẩm rắn màu trắng ở nhiệt độ

80 °C trong 4 h [49] Sơ dé tom tắt quy trình được trình bây ở Hình 2.2 (Độ tỉnh khiết ở linker H:SNDC được xác nhận bằng phé "H-NMR ở phụ lục 1) 2.2.2 Quy trình tổng hợp vật liệu Reo-MOF

Dựa vào các bước thực hiện của công trình trước đây [49]: cân 0042 g Z4OCISSHEO và 0036 g Hnker H:SNDC cho vio vial đúng tích

thu được dung dịch đồng nhất Đặt các vial vào nồi cất và tiến hành ga nhiệt phản

ứng ở 120 °C trong 24 h Sau 24h, để nguội hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ phòng Sản

gia phản ứng, cần phải qua nhiều bước rửa bằng dung mỗi Trước tiền, lì tâm và rửa

phan img Acid hóa chất rắn bằng hỗn hợp dung dịch HCI IM trong hệ MeOH và

nước với lệ4:l rong 2 ngày, Sau đồ rửa chất rắn bằng hệ MeOH và nước (đ lệ4:l)

hoạt hoá dưới điều kiện chân không ở 80 °C trong 12 h, ta sẽ thu được vật liệu Reo- .MOE (quy trình được trình bay tôm tắt ở hình 2.3)

Rite bing HCI IM trong hé MeOH va H0 (4:1)

‘ita bing da bop MeOH và nước (4:1) Ria bing MeOH

Hình 2.3 Quy trình tổng hợp vật liệu Reo-MOF 2.3 Xây dựng đường chuẪn của chỉ

Để tính dung lượng bắp phụ của vật liệu và xác định nông độ Pb”" sau thỏi gian

hấp phụ, ta cần xây dựng đường chuẩn để so sánh Tiến hành lập đường chuẩn với

sắc nÖng độ Pb"* khác nhau theo phương pháp hồi quy tuyén tinh, Trước tiên pha

bằng dung môi HNO; 1% trong bình định mize 1000 mL Sau đồ loãng dung dich Pb`* có nồng độ 2, 4, 6 , 8, 10, 12, 20 mg L* tong binh 100 mg L" Sit dung nông độ trên và xây dựng đường chuẩn định lượng ion Pb" như hình 2.3

3.4.1 Phương pháp nhiễu xạ ỉa X dạng bột

Phương pháp nhiễu xạ tỉa X dạng bột (PXRD) là kĩ thuật phân tích mẫu vậtliệu

có kích thước nano Theo lý thuyết, khi tia X bắn phá vào vật liệu có mạng lưới được

tạo thành từ các nguyên tử hay ion phân bổ trong không gian theo quy luật, vật liệu tắn ạo ra các kiễu tần xạ riêng biệt, đặc trưng cho mỗi vật liệu Mặt khác, xem các nguyên tử, on được phân bổ trên các mặt phẳng song song thì khoảng cách giữa 2 lớp nguyên từ liên tiếp là d, Ta tính được chênh lệch chiêu dài đường đi (A) của 2 tia phần xạ bắt kỉ trên 2 mặt phẳng song song bằng công thức:

tới lớp nguyên tử cho đến khi thụ được phổ nhiễ xạ, ta sẽ tinh dupe gi td, So sinh gi tr Vì bước sóng 2 là hằng số đã biết bằng cách thay đổi góc a X chiết

cần nghiên cứu

“Thực nghiệm: Trong công trình nghiên cứu này, các mẫu vậtliệu được đo nhiễu

,, Bruker dùng bức xạ từ nguồn Cu Ku lọc qua

- s0",

xa tia X dang bột trên máy D8 Advanc

2.4.2 Phương pháp phổ hồng ngoại (FT-IR)

Phương pháp phân tích quang phố hồng ngoại cho ta biết phân tử não cổ trong

Sau khi hắp phụ chọn lọc bức xạ, các nhóm chức mang một năng lượng khác

nhau, do đồ chúng dao động với tốc độ khác nhau, phát ra các tin số khác nhau, ta sẽ thu được dãi vân phổ trên phổ đồ

có, sơ sánh vị trí cực đại trong phổ hồng ngoại tương quan với cấu trúc phân tử, ta

biễt được các nhóm chức và iền kết nảo có rong mẫu vật liệu Thực nghiệm: Các mẫu được đo bằng máy FT/IR 6600 - Issco, tại trường Đại

học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh

2.4.3 Phuong pháp phân tích nhiệt trọng lượng:

Phương pháp nhiệt trọng lượng nhằm kiểm tra khả năng bền nhiệt của vật liệu

để có thể đưa vào ứng dụng Đường cong TGA cho bigt đặc ính của vật liệu đưa trên

hối lượng, thành phần, cu trúc,

thuộc của khối lượng mẫu ứng với sự thay đổi nhiệt độ Ban đầu khối lượng mẫu sẽ

n định Đến một nhiệt độ nhất định, khối

lượng mẫu sẽ giảm liên tục do khi này mẫu bị phân huỷ nhiệt tạo ra khí thoát ra như

sulfur)

Phương pháp này có thể hỗ trợ xác định thành phần khối lượng các chất có mặt trong một mẫu chất nào đó Bên cạnh đó, ta xác định được thành phin độ ẩm, thành, phần dung môi, chất phụ gia, của một loại vậtliệu nào đó

“GA ~ SETARAM được đặt trường Đại học sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh

2.4.4 Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X-EDX mapping

Phương pháp phé tin xa tia X (Energy Dispersive X-ray - EDX) là kỹ thuật

phân ích thành phần nguyên tổ của mẫu rắn dựa vào việc gh lại ph tỉa X phát ra từ

ố của tia X phát ra đặc trưng với nguyên tử của mỗi chất cố mặt trong chất

rắn, Việc phí nhận phổ tỉa X phát ra ừ vật rấn thông qua detector sẽ cho ta các thông