Tổng hợp vật liệu mofs mang tâm kim loại fe và Ứng dụng chúng trong hấp phụ ion co 2+ trong nước

Có thể kể đến một dạng vật liệu dang thu hút nhiều môi quan tâm của các nhà nghiên cứu trên toàn cầu cũng như tại Việt Nam vì đặc tính vô cùng độc đáo và nỗi trội của chúng đó là vật l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH KHOA HOA HOC

TP HỒ CHÍ MEN

KHOÁ LUẬN TÓT NGHIỆP

TONG HOP VAT LIEU MOFs MANG TAM KIM LOAI Fe VA UNG DUNG CHUNG TRONG HAP PHY ION Co** TRONG NƯỚC

Người thực hiện: LÊ TUAN KIET

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYÊN THANH BÌNH

“Thành phá Hồ Chỉ Minh, năm 2024

BO GIAO DUC VA DAO TAO

‘TRUONG DAI HQC SU PHAM THANH PHO HO CHi MINH KHOA HÓA HỌC

PHO CHI MIN

TONG HỢP VAT LIEU MOFs MANG TÂM KIM LOẠI Fe VA UNG DỤNG CHÚNG TRONG HÁP PHỤ ION Co?* TRONG NƯỚC

Người thực hiện: LÊ TUẦN KIỆT

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỀN THANH BÌNH

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2024

Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn Khoa Hóa học ~ Đại học Sự Phạm Thành phố

‘HO Chi Minh di tạo cho em một môi trường học tập năng động và sáng tạo trong suốt c4 năm học vừa qua, cảm ơn quý Thầy Cô đã truyền đạt cho em những kiến thức vô cùng

bổ ích và những kỹ năng cẳn thiết để em có một hành trang vững chắc trên con đường

sự nghiệp dạy học phía trước

Em xin trân trọng cảm ơn Thấy 7S Nguyễn Thanh Bình - Bộ môn Hóa Lí, khoa Hóa học - Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã dành thời gian đọc và đóng

448 em được thực hiện luận văn tốt nghiệp tại tại phòng thực hành Hóa Lí trong một môi

chết đẹp

Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong Hội đồng Đánh giá Khóa luận Khoa Hóa học - Đại học Sư Phạm Thành phổ Hỏ Chí Minh đã quan tâm, góp ý cho dé tài của em được hoàn chỉnh hơn

Em xin bay tỏ lời trí ân sâu sắc đến anh Đương Kiến Huy đã luôn hết mình chỉ dẫn, hỗ trợ, động viên và truyền lại kinh nghiệm thực hành trong nghiên cứu khoa học giúp em ngày càng tiên bộ hơn

Cảm ơnbạn Trần Lê Tuần Kiệt đã luôn chia sẻ buồn vui và hỗ trợ cùng nhau thực hiện nghiên cứu, cùng nhau vượt qua những khó khăn đẻ đi đến được ngày hôm nay Cuối cùng, em muốn nói lời cảm ơn chân thành nhất dén gia dinh vì đã luôn tạo

hỏi han và động viên em, cho em nhiễu động lực để hoàn thành đề tài một

điều kiện học tập cho em, quan tâm, chia sẻ, động viên và là điểm tựa vững chắc những

khi em gặp khô khăn trong học tập cũng như trong cuộc sống, giúp em hoàn thành tốt

việc học của mình Dù đã rất cố gắng nhưng vì kinh nghiệm và kiến thức còn nhiều hạn chế nên trong

quá trình thực hiện khóa luận của em khó tránh khỏi những thiểu sót Vì vậy, em rất

Cô để khóa luận thêm hoàn

mong nhận được những ý kin phản hồ từ phía quý

thiện Em xin chân thành cảm ơn!

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của em và được sự hướng dẫn khoa học bởi Thầy TS Nguyễn Văn My va Thầy TS Nguyễn Thanh Bình Các ổ liệu, kết quả thu thập được từ quá trình thực hiện nghiên cứu được nêu trong khóa luận này

là hoàn toàn trung thực Các nội dung tham khảo phục vụ cho việc phân ích, nhận xét, cđánh giá thu thập từ các nguồn khác nhau có ghỉ rõ trong phẩn tài liệu tham khảo

MO DAU thue

CHƯƠNG 1: TONG QUAN

1.1 Giới thiệu chung vẻ vậtliệu khung hữu cơ kim loại (MOFS) 1.1 Khái quátlịch sử ra đời của vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFS), 1.1.2 Giới thiệu vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFS)

1.1.3 Các phươngpháp tổng hợp MOFS

1.14.Cá ứng dụng của vật liệu MOF

1.2 Giới thiệu vật liệu Fe - MOEE

1.2.1.Đặc điểm của Fe ~ MOEs

1.2.2 Hướng nghiên cứu, tổng hợp Fe ~MOFs

1.3.Thực trạng Ô nhiễm cobalt

1.3.1 Te ha cia cobal:đến sức khỏe cơn người

1.3.2 Phương pháp xử lí cobalt trong nước hiệu quả

101Œe)-SO;H lệu Fe-MOFS có biến tính với nhóm chức sulfonic (MIL~ 4

2.3, Khảo sắt kha ning hip phu chi cia vit igu MIL-101(Fe)-SOsH trong mỗi trường 2.3.1.Ảnh hưởng củapHL

2.3.2 Ảnh hưởng của lượng chất hắp phụ

2.4.1 Các phương pháp nghiên cứu hóa í hiện đại „ 2.4.2 Nghiên cứu động học hắp phụ 21 2.4.3 Nehién cit ding nhiét hip pho 2 CHUONG 3: KET QUA VA THAO LUA

3.1 Tổng hợp và đặc trưng cầu trúc của vậtliệu Fe-MOFS có gắn nhóm chite sulfonic

3.2.1 Ảnh hưởng của pH và lượng chất hap phụ 28 3.2.3 Nghiên cứu các mô hình hắp phụ đẳng nhiệt 30

Bảng 3.3 Dung lượng hắp phụ Co"" cục đại của một số vậtliệu MOPS 35

Hình 1.8 Vat ligu UMCM-2(UMCM- 2=Zn.O(T°DC)BTB)us 9 Hình 1.9 Cấu trúc của vật liệu MIL-53 Fe (MOF) 10

‘Minh 2.3 Quy tình tổng hop MIL-MOF-Fe-SO:H - 16 Hình 2.4 Đường chuẩn Co! trong khoảng ndng 49 2-20 mg,L! 7 Hình 2.5 Sự nhiễm xạ tia X trên bề mặt vật liệu 18 Hình 3.1, Giản đỗ PXRD của các mẫu MIL-101(Fe)-SOsH 25 Hình 3.2 Phổ FT-TR iia HySNAA (46); MIL-101(Fe)-SO3H (xan), 26

"Hình 3.3 Duong cong TGA-DSC cita vit liu MIL-101(Fe)-SOsH 2 Hình 3.4 Phd EDX mapping cia vat ligu MIL-101(Fe)-SOsH 28 Hinh 3.5, Anh TEM cia vat ligu MIL-101(Fe)-SOsH voi 46 phan gidi lần lượt là

Hiện nay khi cuộc sống của con người chúng ta ngày cảng phát triển đi kèm với

đồ là sự tăng trưởng kinh tẢ, công nghiệp hoá và đô thị hoá diễn ra nhanh chồng dẫn

én vẫn nạn ô nhiễm môi trường Đặc biệt là môi trường nước đã bị ô nhiễm nghiêm

trọng và trở thành một rong những vấn đề được quan tâm toàn cu, Có rắt nhiều nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm môi trường nước nhưng nguyên nhân chủ yêu la đo các hoạt động

công nghiệp Ở phần lớn các cơ sở sản xuất, khu công nghiệp, xí nghiệp đã thải ra môi

trường lượng nước thải có chứa nhiều chất độc hại như: chất hữu cơ, các on kim loại

ôi gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và sức khoẻ con người [1] Trong,

446 ¢6 ion Cobalt (II) Co", một ion kim loại có độc tính cao Cobalt làm suy giảm các chức năng thích giác, thị giác và có thể đẩy mạnh các triệu chứng của căn bệnh máu đặc Ngoài ra, Cobalt còn gây ra một số hệ quà xấu như: Làm tăng nguy cơ nhồi máu

cơ tìm, tổn thương tuyển giáp, gây rỗi loạn hệ thẳn kinh và ảnh hưởng xâu đến hệ tuần

iệc xử í kim loại nặng trong nước thi nói chung và Cobaltni riêng

athiện nhiều các nghiên cứu khoa học để xử lí Cobalt tin

giá trị to lớn trên phương điện lý thuyết khoa học cũng như thực tế áp dụng Có thể kể

đến một dạng vật liệu dang thu hút nhiều môi quan tâm của các nhà nghiên cứu trên toàn cầu cũng như tại Việt Nam vì đặc tính vô cùng độc đáo và nỗi trội của chúng đó là vật liêu khung kim loại hữu cơ (Metal-Organic-Framework, gọi tắt là MOES) [3] Trên thực tế, vật liệu MOEs đã và đang được ứng dụng rắt rộng ri, trong đó có

vật liệu MOFs mang tam kim loại Fe, Các cầu trúc Fe-MOES có hình thái 18 ring, 46

bền nhiệt cao, diện ích bề mặt lớn và độ xốp cao [4.5] Trong công bổ ciate gi Cihan 'Gecgel cùng các cộng sự, vật liệu MIL-101(Fe) được tông hợp thành công có diện tícl

bŠ mặt 2865 mg (heo lí thuyết BET), và kích thước lỗ xốp là 9,02 Â [6] Ngoài a, phu Arsenic va có thé dé dang tái sử dụng [7] Bên cạnh đó, Vuong cling các cộng sự

.đã biến tính thành công vật liệu đơn kim Fe-MIL-88B MOF thành vật liệu lưỡng kim FeNi-MIL-88B MOF với kích thước lỗ xóp lớn và hiệu suất hip phy Cu, Ca cao hơnso với khi chưa biển tính [8] Chính vì lẽ đó, vật liệu Fe-MOEs có nhiều tiềm năng cquả hấp phụ

“Từ những giả thuyết được đưa ra ta có thể thấy rằng việc môi trường nước bị ô nhiễm kim loại nặng đang là một vấn đề đáng báo động Nước ô nhiễm gây ức chế quá

trình chuyển hoá chất trong cơ th, việc hắp thụ chất dịnh dưỡng thông qua quá trình bài

cũng trở nên khó khăn hơn, ñc chế quả tình tăng trường, phát tiễn của cơn

người và ảnh vật Bên cạnh đồ gây rối loạn im mạch, ảnh hưởng iều hoá, suy yến chức

năng hệ thin kinh trung ương, 9] Vì vậy việc nghiên cị

xác định hàm lượng cũa sấc lon kim loại nặng trong nước là vấn đề cần thiết đối với sức khoẻ cộng đồng Tuy vây hướng nghiên cứu tổng hợp vật iệu MOF cho hắp phụ kim loại nặng trong môi trường nước vẫn còn ít tại Việt Nam, vì thể tôi quyết định khai thác lnh vực này và

“chọn đề tải: "Tông hợp vật liệu MOES mang tâm kim loại Fe và ứng dụng chúng trong hip phụ ion Co?" trong nước” để nghiên cứu

1.1 - Giới thiệu chung về vật liệu khung hữu cơ kim logi (MOFs)

‘Vat ligu khung hữu cơ kim loại MOFs (Metal-Organie Frameworks) Ri nhóm vật liệu mới nhận được nhiều sự quan tâm ong thời gian gần day Mot rong những đặc điểm nỗi bật của loại vật liệu này là có bŠ mặt riêng và kích thước mao quản lớn Thực nghiệm cho thấy rằng MOEs là vậtliệu có bỀ mặt riêng lớn nhất trong số các vật liệu

tỉnh

khoảng 2000 đến 6500 mg, trong khi đ bỄ mặt riêng cao nhất của vật liệu

Zeolite chỉ khoảng 900 m°:g [1] Vật liệu MOEs có hệ thống mao quản không gian với

các lỗ nhỏ li ỉ trong khung mạng, ống như hình tổ ong nên chúng có độ

lỗ rỗng của vật liệu này [10] Năm 1960, Tomic và các cộng sự đã cỏ bài báo cáo đầu

tiên về cấu trúc vậtliệu MOES [11] Tuy nhiên phải tới đầu những năm 1990, những nghiên cứu về lạo vậtiệu này mới được tăng mạnh đặc biệt là sau khi nhóm nghiên cứu của Yaghi tông hợp thành công vật liệu xốp và đặt tên là MOF-5 MOF-5 có diện tích

bề mặt lỗ xốp rắt cao lên đến 6,500 mg và đã phá vỡ kỉ lục th giới về ính rỗng cửa vat liệu vào thời điểm đó Cấu trúc của vật liệu bao gồm_Zn¿O(-COO); đóng vai trò là nút mạng lần lượt tạo liên Kết phối tí với nhau bằng cầu nổi hữu cơ benzenedicarboxylate (H2BDC) [12] Việc tông hợp thành công MOF-5 được vi như là

bước khởi đầu cho việc phát triển lĩnh vực hoá học về MOFs Chính vì thé ma trong

hơn ba thập kỉ qua s lượng MOFs được tổng hợp, công bổ là rất nhiễu và ứng dụng

của chúng trong lĩnh vue xe te, hấp phụ và lưu trữ khí [13], là không thể bàn cãi

nhờ v

trúc đặc biệt của loại vật liệu này Cho đến ngày nay, việc tổng hợp và ứng

cdụngcủa MOES vẫn đang được nghiên cứu rộng rãi tại nhiều trường đại học, viện nghiên

cứu trên toàn thé giới với hàng ngàn bài nghiên cứu được công bố những năm gần đây

Tình 1.1 Cấu trúc của MOF-S được xây dựng từ Zn:O(-COO); và H;BDC [14] 1.1.2 Giới thiệu vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFs) VậLiệu MOEs là vật liệu tỉnh thể với những tính chất xốp đặc biệt, diện tích bề mặt lớn và cầu trúc có thể kiểm soát được Cầu trúc của MOEs bao gồm các ion kim loại (metal clusters) và cầu nối hữu cơ (organic linkers) thong qua liên kết phổi tr tạo thành một hệ thống khung mạng không gian ba chiễu Các cầu nối hữu cơ thường sử cấu thành MOF là các ion của kim loại chuyển tiếp (ví dụ: Zn, Co, Cụ, Fe, NI), nguyên

tổ kiểm thổ (ví dụ: Sr, Ba), nguyên tổ p (vi du: In, Ga), acinide (ví dụ: U, Th) và thâm chỉ hỗn hợp kim loại đã được sử dụng để tổng hop MOFs [15] Su phong phú về cấu

trúc, kích cỡ, hình dạng và thành phần đưa ra khá nhiều kết cầu MOEs khác nhau đã

nhóm chức năng với các thuộc tính khác nhau MOEs có thể được tổng hợp bằng những phương pháp sau: phương pháp nhiệt dung môi, phương pháp vỉ sóng, phương pháp (16.171

1.1.3.1 Phường pháp nhiệt dung mi

Phương pháp nhiệt dung môi hoạt động theo nguyên lí kếttỉnh các chất từ dung

môi ở nhiệt độ nhất định, tuỷ thuộc vào loại vật liệu tổng hợp mà thành phẩn giữa các

nhau Thông thường đối với phương pháp này các dung môi sử dụng là các dung môi

có cực như HzO, DMF, DMSO Hỗn hợp tác chất sau khi được phân tán đều sẽ được

<img trong cic vial chịu nhiệt telon hoặc autoclsve lim bằng thép [IS] Trong phương: pháp này, tốc độ tạo mim đóng vai trồ quan trọng để hình thành nên cấu trúc tỉnh thể cho vậ liệu MOFS Nông độ trong quá tình tạo mẫm tỉnh thể phải cao hơn nồng độ

© Metso <> Orta Solvothermal method

inh 1.3 M6 ta phuomg php nhigt dung mi [19]

Đối với phương pháp siêu âm trong tổng hợp vật liệu, các bức xạ sóng siều âm

sẽ được chiều vào hỗn hợp tác chất từ đó hình thành và bùng nỗ các bot khi, Qué tinh,

đồ đẫn đến sự gia nhiệt rồi lầm lạnh cực nhanh (> 1010 K/s) tạo ra cu trúc ỉnh th

vat ligu MOEs [18]

a ete : r

ey = ={ + —

x1 BỊ nan

Mình 1.5 Mô tả phương pháp siêu

1.1.3.3 Phương pháp điện hoá

Phương pháp này có nhiều tu điểm hơn so với hai phương pháp tổng hợp MOEs truyền thống là nhiệt dung môi và vỉ sóng Phương pháp này làm giảm thiểu thời gian một ngày hoặc nhiều ngày nhưng với phương pháp điện hoá có thể thụ được sản phẩm rong vài phút hoặc vài giờ Khi phản ứng tổng hợp diễn ra, không cần phải điều chỉnh Tên áp suất cao nên đễ dàng kiểm soát nỗng độ chất phản ứng Không chỉ được thêm cầu nỗi hữu cơ vẫn có thể được thêm vào một cách liên tục Để tăng hiệu suất và giúp phân, mật độ dòng điện hoá và nhiệt độ [18]

Voi tiềm năng phát triển của MOFs, ngày nay các công tình nghiên cứu này đang ngày cảng được quan tâm do tính đa dạng v cầu trúc vật liệu cũng

cứng dụng của MOES trong: lưu trữ khí [20,21] cảm biến từ [22], phân tán thuốc [23]

y sinh hoe [24], phát quang [25] xúc tác [26]

1.1.4.1, MOEs lưu trữ/tách khí

MOF 6 kha ning đáng ké rong việc lưu trữ khí, chẳng hạn như lưu trữ khí methane hoặc hydrogen, và còn có thể được dùng để phân phối khí hiệu quả Điều này liên quan đến việc nghiên cứu tính chất lưu trữ và phân phối khí của MOF trong các cứng đụng thực ế, Tài liệu về MOF tập trung vào khả năng lưu trữ khí nhờ điện tích b trữ hydrogen và methane, thu hdi COs) [20] MOF-177 va MILL-101, được coi là những UMCM2 Øn.O(T:DCJBTB).a, với Hị axit thieno[3,2-blthiophene-2,5- dicarboxylic va H:BTB 18 1,3,5-tris(4-carboxyphenyl)benzen; UMCM la viét tắt của

‘Vat ligu Tinh thể Đại học Michigan) hiện dang giữ kỷ lục về diện tích bé mat v6i tra

(6000 mg Vige thay đội thành phẳn của cả SBU và chấtiên kết có thể giúp điễu chỉnh khả năng hấp phụ của vật liệu [21]

Tình L8, Vật liệu MCM-2 (UMCM-2 = Zn/O(T.DCJ(BTB)4a [21] 1.1.4.3 MOES cho ứng đụng y sinh

Khi nói v lĩnh vực y sinh, vậ liệu MOF (Metal-Organie Frameworks) dang thu

"hút sự quan tâm ngày cảng tăng nhờ khả năng thích ứng và linh hoạt của chúng Cấu

trúc bachiều độc đáo của MOF cho phép tùy chỉnh đễ phù hợp với các ứng dụng y sinh

‘rit va phân phối dược chất Nghiên cứu của Horcajada và đồng nghiệp (2010) cho thấy MOF có thể mang các loại thuốc như Ibuprofen, Voriconazole và Fluorouraci, và giải phóng chúng một cách kiểm soátại các vị trí mục tiêu trong cơ thể, giúp tăng hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ [23] MOF cũng được nghiên cứu cho ứng dụng phát hiện

và chân đoán bệnh Ví dụ, các nhóm nghiên cứu đã phát tr

cảm biến sinh học dựa trên MOF để phát hiện các chỉ điểm sinh học như protein, axit nucleic, và ion kim loại của MOF trong y sinh là trong lĩnh vực mô sinh học và kỹ thuật mô Các nghiên cứu đã

mô, mở ra khả năng ng dụng MOF trong ti to và sửa chữa mô bị tổn thương Vật iệt

MOF đang được nghiên cứu rộng rãi trong các ứng dụng y sinh như phân phối được

chất phá hiện bệnh và kỹ thuật mồ [24] Những tính năng độc đáo của MOF nh khả

năng điều chính cấu trúc, diện tích bỄ mặt lớn và tính nh hoạt hóa học đã mỡ ra nhiễu

sơ hội ứng dụng tiểm năng trong lĩnh vực y học

“Tuy nhiên chúng ta cằn phải hiểu rằng các công tình nghiên cứu ứng dụng của vãtliệu MOEsthường chỉ dừng lại ở mức độ thăm dồ khảo sắt hoạttính của một số vật liệu (đặc biệt là trong kĩ thuật y sinh, xúc tác) Do vật liệu MOES là những vật liệu mới

loại vật liệu zeolite hay silica truyền thống, nên có thể nói đây là một lĩnh vực đang cần thêm rắt nhiều nghiên cứu để có thể xây dựng được một cơ sở dữ liệu về ứng dụng của loại vật liệu này

về vật liệu Fe-MOEs

Đặc điểm của vật liệu Ee-MOFS

Trên thể giới hiện này, vật liệu MOFs đã và đang được ứng dụng rắt rộng rải

đó có vậLliệu MOFs mang tâm kim loa Fe Các cầu trúc Fo-MOFS có bình thi rõ rằng,

1.2,

Hướng nghiên cứu và tổng hợp Fe-MOFs

“Trong những năm trở lại đây đã xuất hiện ắt nhiều công ình tổng hợp ra các vâtliệu MOES với tâm kim loại Ee, hông thường các Ee-MOEs được tạo r từ hỗn hợp gồm cầu nỗi hữu cơ terephaolic acid (H;BDC), iron (II) chloride hexahydrate (FeCl›.6H:O) cùng với các dung môi phân cực như DME, H:O tạo thành cầu trúc tỉnh

thể của vật liệu MOES Hướng tổng hợp Fe-MOES này được được sử dụng bởi Tirusew

‘Ong sy với vật liệu tên MIL-53 Fe (MOF), kết quả phân tích cho thấy vật

aly,

- '*

Hình L9 Cấu trúc của vật liệu MIL-S3 (MOP) [20

ê rên, một số nhà nghiên cứu đã nghĩ đến việc biển

Ngoài hướng nghiên cứu

tính các vậtliệu đã được tổng hợp bằng cách thay đổi cấu trúc đơn kim thành lưỡng kim hoặc đưa vào cấu trúc của chúng một số nhóm chức phù hợp với ứng dụng theo mong

thước lỗ xếp, độ rộng, độ xốp, độ dẫn điện Các nhóm chức được gắn lên thường

mang một số đặc điểm phù hợp có thể liệt kế ra như nhóm chức 'COOH) nhóm chức sitfonic SO:H), nhóm chức amine(-NH; Có thể kể đến như icboxylic acid (-

W, S, Abo El-Yazeed va các cộng sự sau khi biến tính thành công vật liệu đơn Fe-MOE

thành vật liệu lưỡng kim Mg-Fe MOF cho thấy được khả năng hắp phụ kim loại nặng

ưu việt hơn so với ban đầu chưa biển tính [28]

1.3 Thực trạng ô nhiễm cobalt trong nước

1.3.1 Tác hại của cobalt đến sức khỏe con người

Một trong nhũng vẫn đề đang được quan tâm cắp thiết ở thời điểm hiện tại

nhiễm kim loại nặng Trong số đó có kim loại cobalt, một trong những kim loại có mốt

nguy hại lớn đến với sức khoẻ con người và môi trường Cobaltlà một (hành phần trung tâm của các loại vitamin cobalaminhoặc vitamin B-]2 Tuy nhiên, khi liễu lượng cobalt trong cơ thể cao vượt mức bình thường sẽ dẫn đến các triệu chứng như đau ngực, khó thở, gây mệt môi, tiêu hao nặng lượng hoặc có thể lâm vào trạng thái hôn mê Ngoài rà

san và thận, rối loạn hệ êu hoá và bài

Khin về phương pháp xử í im loại nặng trong nước thì không thể không kể eobalt trong nước hiệu quả

đến hắp phụ Hắp phụ là phương pháp tiêu biểu và được sử dụng rộng rãi do tính đơn thấp Các kim loại năng rong nước tổn tại dưới dạng on sẽ được khuếch tấn vào trong các lỗ xốp của các vật liệu bên cạnh đó việc biển tính cách vật liệu cũng có thể tạo ra

các cầu nối trái đấu làm tăng khả năng hấp phụ ion kim loại ng của các vậtliệu Thông thường quá trình hấp phụ sẽ đi kèm với giải hấp nhằm kiểm tra lại độ lặp, tái sử dụng của vật liệu tổng hợp cũng như tiết kiệm chỉ phi sản xuất Mô hình tìm hắp phụ dung lượng cực đại là một trong những mô hình được sử dụng để đánh giá khả năng hấp phụ

của vật liệu với độ chính xác, hiệu quả cao [30]

Ham Iugng cobalt sau hap phụ có thể được xác định bằng nhiều phương pháp hiện đại như khối phổ ICP-MS, phổ UV-Vis, phổ hắp thụ nguyên tứ AAS Mặc dù

có nhiễu bài nghiên cứu được công bổ về việc sử dụng vậtiệu khung kim loại hữu cơ với tâm kảm loại Fe dé hip phụ kim loại nặng Tuy nhiên việc biển tính

bằng nhóm sulfonie, tử đó khảo sát khả năng hấp phụ kim loại cobalt trong môi trường nước thông qua tương tác tĩnh điện

2.1 Hóa chất, dụng eụ và thiết bị

STT | Tênthiếtbjdụngeụ | STT Tên thiết bị/dụng cụ

Tu sly Tl Cốc thuỷ tình các loại

7 Cân phân tích 1 Bình định mức các loại

5 | Máyhútchânkhông | 15 “Ống sinh hàn

"hoá dung dịch thu được bằng 100 ml dung địch HCI 37% Tiền hành lọc thu sản phẩm rắn và rửa với 50 ml, dung dịch HCl 37%, cuối cùng làm khô sản phẩm rắn màu trắng [B1] (Sơ đồ tớm tắt quy trình được trình bày ở hình 2.2 Độ tinh khiét 6 linker HsSNAA được xác nhận bằng phố 'H-NMR được trình bày ở phụ lục 1)

Hn hop sau phin ứng

= Hod tan trong $0 mL nude ct

có màu đỏ sẫm đặc trưng của Fe-MOES

2.3.1 Ảnh hưởng của pH dung địch

‘Chuan bj bảy bình cầu có dung tích 100 mL, cân vào mỗi bình cẳu chính xác 10,0 mg MIL-101(Fe)-SOsH, sau đó thêm vào các bình cầu dung dịch Co™250 mg-L"

chỉnh bởi

với các khoảng pH khác nhau từ 1 đến 6,5 Những giá trị pH này được

‘dung dich NaOH 0,1M Hỗn hợp được khuấy trong 24 giờ tại nhiệt độ phòng Sau đó

«dung dịch được lọc để loại bỏ chấ

ấp phụ Nồng độ C

in tir (AAS) ở bước sóng 240.7 nm Nang dé Co™ phụ được xác định

bằng phương pháp phổ hấp thu nguy

cđược xác định đựa trên đường chu (hình 2.4) Dung lượng hắp phụ tại thời điểm cân bằng q- (mg:gˆ) được xác định bằng công thức

Hinh 2.4 Đường chuẩn CoŸ* trong khoảng nông d6 2-20 mg-L"

Ảnh hưởng của lượng chất hắp phụ

“Chuẩn bị sáu bình cầu có dung tích 100 mÌ., cân vào mỗi bình cầu lượng MIL- 101(Ee)-SO;H chính xác từ 5,0 đến 30.0 mạ, sau đồ cho vào mỗi bình cầu 100 mĨ dung dịch Co?" 50 mẹ-L” Điều chỉnh pH dung dịch đến giá trị pH là 6.5 bằng dung dịch NaOH 0,1 M Han hợp được khuấy trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng Sau đó dung dich được lọc để loại bỏ chất hắp phụ Nông độ Co?" sau hấp phụ được xác định bằngphương pháp phổ

cđựa trên đường chuẩn (phụ lục 2) Hiệu suất bắp phụ được xác định bằng công thức

Cho 15,0 mg MIL-101(Fe)-SOsH vào 100 ml dụng dịch Co" với nồng độ từ

100 đến 1000 mg L tạ pH 6.5 (pH này được chọn là pH tối ưu) Khuấy hỗn hợp tên

16

định bằng phương pháp phổ bắp thụ nguyên tử (AAS) ở bước sóng 240,7 nm Mô hình hắp phụ theo Langmuir, Freundlich và Temkin được sử dụng để khảo sắt đẳng nhiệt hip phụ Co của MIL-101(Ee)-SO.H

2.3.4 Động học hấp phụ

Cho 5,0 mg MIL-101(Fe)-SOsH vào 50 mL dung dich Ci

khoảng thời gian khác nhau 1, 3, 5, 7, 10, 15,

ng độ 40 mạc! tại pH=

2.3.5 Thu hồi và tái ir dung vật liệu

Việc ti sử dụng vật liệu MII.-101(Ee)-SO:H được tiến hành bằng cách ngâm và vật liệu trong dung địch HNO, 1% nhiều l

đổi với dung môi acetone để tiến hành hoạt hóa làm khô vật liệu

tro đi „ sau đồ ừn với nước cất và trao Sau khi đã thu hồi xong, tiễn hành hắp phụ dung dich Co® néng d6 50 mg-L! với dung tích 100 mí (pH = 6,5) bằng 5 mg vật liệu Hỗn hợp được khuấy từ trong 24

giờ Sau đó, li tâm dung địch để loại bỏ chat hap phụ, nồng độ CoÊ* được xác định bằng

phương pháp phố hấp thụ nguyên từ (AAS) ở bước sóng 240,7 nm Cuối cùng, vật liệu

liệu bằng hiệu suất hấp phụ

2.4 Các phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Các phương pháp nghiên cứu hóa lí hiện đại

2.4.1.1 Phương pháp nhiễu xạ tỉa X

Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tỉa X nhiễu xạ trên các mặt nh thể của

định hưởng ngẫu nhiên để chắc chắn rằng phần lớn hạt có định hướng thỏa mãn điễu

kiện nhiễu xạ Bragg Trước hết mẫu được nghiền thành bột, sau đó ỉa X đơn sắc được

0