1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước

54 0 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Tổng Hợp Vật Liệu DUT-52 Và Ứng Dụng Xử Lí Ion Cr(VI) Trong Nước
Tác giả Nguyễn Ánh Thanh Loan
Người hướng dẫn TS. Nguyễn Văn My
Trường học Trường Đại Học Sư Phạm TP.HCM
Chuyên ngành Sư Phạm Khoa Học Tự Nhiên
Thể loại khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản 2024
Thành phố TP. Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 54
Dung lượng 49,68 MB

Nội dung

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập - Tự do - Hạnh phúc BẢN XÁC NHAN CHÍNH SỬA KHÓA LUẬN Họ và tên: Nguyễn Anh Thanh Loan Ngày sinh: 01/07/2002 Nơi sinh: Thành phố Hỗ Chí Minh Chuy

Trang 1

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

KHOA HOÁ HỌC

TP HỒ CHÍ MINH

NGUYEN ANH THANH LOAN

KHOA LUAN TOT NGHIEP HOA HOC

TP Hồ Chi Minh - 2024

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP.HCM

KHOA HOÁ HỌC

TP HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

Chuyên ngành: Sư phạm Khoa học Tự nhiên

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Van My

Họ và tên tác giả: Nguyễn Ánh Thanh Loan - 46.01.401.127

Xác nhận của cán bộ hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

TP Hỗ Chí Minh - 2024

Trang 3

Xác nhận của Hội đồng phản biện:

XÁC NHẠN CUA GVHD XÁC NHAN CUA CHU TỊCH HỘI DONG

(Kí và ghi rã họ tên) (Kí và ghi rõ họ tên)

Trang 4

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BẢN XÁC NHAN CHÍNH SỬA KHÓA LUẬN

Họ và tên: Nguyễn Anh Thanh Loan

Ngày sinh: 01/07/2002

Nơi sinh: Thành phố Hỗ Chí Minh

Chuyên ngành: Sư phạm Khoa học Tự nhiên khóa: 46

Tôi đã bảo vệ khóa luận tốt nghiệp với đẻ tài: “Tong hợp vật liệu DUT-52 và ứng

dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước” tại hội đồng chấm khóa luận ngày 03 tháng 05 năm

2024

Tôi đã sửa chữa và hoàn chỉnh luận văn đúng với các góp ý, yêu cầu của Hội đồng

vả ủy viên nhận xét, gôm các ý chính như sau:

Thêm định nghĩa Tiếng Việt các phương pháp phân tích ở danh mục viết tắt

Thống nhất các đơn vị đo lường

Thống nhất các số liệu và điều kiện thực nghiệm.

Đã chỉnh sửa chú thích các hình ảnh ở mục các tính chat hap phụ ion Cr(VI) của

vật liệu.

Sửa lại các công thức của phương trình đăng nhiệt Langmuir, Freundlich va

Temkin; phương trình động học biéu kiến gia bậc 1 và giả bậc 2.

Bồ sung thêm hình ảnh phô FT-IR banday đủ và hình ảnh tạo phức của Cr(VD) vơi 1,5-DPC.

Bồ sung các tài liệu tham khảo cho phủ hợp với bai nghiên cứu

Nay tôi xin bao cáo đã hoàn thành sữa chữa khóa luận tốt nghiệp như trên và đề nghị Hội đồng cham luận văn người hướng dẫn khoa học xác nhận.

Tp Hồ Chi Minh, ngày 09 tháng 05 năm 2024

Sinh viên

(kí tên và ahi rỗ họ tẻn)

Xác nhận của người hướng dẫn khoa học Xác nhận của Chú tịch Hội đồng

(ki tên và ghỉ rõ họ tên} (ki tên va ghi rõ họ tên)

Trang 5

LỜI CẢM ƠN

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

đến Thay Nguyễn Văn My đã tận tình hướng dan, truyền đạt những kinh nghiệm

quý báu và tạo điều kiện thuận lợi giúp em thực hiện khóa luận Em rất biết ơn

những lời đông viện chia sẽ từ Thay, đó là những lời động viên chia sẽ quý giá nhất

mà em nhận được trong suốt quãng đường thời gian còn là sinh viên

Em xin cảm ơn các Thay Cô trong Khoa Hóa học, đặc biệt là các Thay Cô

trong bộ môn Hóa lí đã tạo điều kiện cho em học tập về kiến thức va cung cấp cáctrang thiết bị dé em thực hiện khóa luận nay

Cảm ơn các anh chị, các bạn, các em đã cùng em vượt qua những khó khăn

thử thách thời gian qua.

Cuối cùng, con cảm ơn gia đình đã luôn bên con những lúc khó khăn, giađình là động lực dé con phan dau và đạt thành qua như ngày hôm nay

TP Hỗ Chí Minh, tháng 05 năm 2024

Nguyễn Ánh Thanh Loan

Trang 6

MỤC LỤC

HDD IA NIMDÌ | ö¿221111101110121032241221022133211824382138213921992212281E218E118121062111239123981208820822006250E-3/ i

MUC LUC 252 — ,ÔỎ ii

DANH MỤC CHỮ VIET TAT o cccccccccscccssseesceessesseeeseeeseeessessseeeseessnsseseseeeneeees iv

0Ẻ.40J lv 1U 87:21 60):11 5Ú "na ốa ố ếẽố ah v

ĐĂNHH RE HÌNHÀNH scccsicecsszcssscovecssceassssusssseassvesusssansssnessmavsatansasteanisenneactss vi

(0> 40 ic icccccnccasccosscasssaassosiecaiceaiccasccasceuasseasesssccsscoanccastcuastuacessxtosstcsxtcastcastoas |

CHUGONG 1: TONG QUAN - 5222 S422 212122121252112172E 1721112211721 xeE 3

1.1 Hiện trang ô nhiễm kim loại nặng trong nước - 2-5252 Ssccsczzcsscs 3

1.1.1 Thực trạng ô nhiễm Chromium trong nước và xử lí bằng phương pháp hap phụ

11441127 14244922104400/2410001200100012140424/140012.0000412/0040/40030130119.0.00092030/.20003900010011/00003010005ï 3

12 - Giới thiệu chung vẻ vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOF$) 6

1.2.1 Giới thiệu vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFR§) .- s55 6

12:2 (Các phương pháo tổng hop MOEE.occccoooooenienianinieniaseiiennanoaniai 6

1.2.3 Tiềm năng ứng dụng của vật liệu MOEs -22©22z 2z 2x Sxzccxez 10

1.3 Tổng quan vẻ vật liệu Zr-MOF- 2222222222232 22132 1122312 312 Lee xe 12

1.3.1 Đặc điểm chung của vật liệu Zr-MOFS - 0 0cc.cceccesessesseeessesseseeseeseeeeeeeees 12

1.3.2 Các chiến lược tông hợp vật liệu Zr-MOFS 2 552cc cv se 13

CHƯỜNG š: THUC NGHIỆNM sssissssississssssaissssssesssoassscrsssiecsisossvasssissssessiaerasaiseasis 16

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị -á- 2-12 CỰ 2211211 2102221111121 2111111 cxe l6

2.1.1 Hóa chất, 22c 22222222 2221222111212211121121122111212-101 1E rrke 16

2.1.2 Dụng cụ và thiết Bj ccccccccccccsesssesssesseessesseesvessvssssessensreeseeasessesnetssncesenaveeees l6

2.2 Quy trình thực nghiệm tông hợp vật liệu DUT-52 - L7

2.2.1 Khảo sát khả năng hap phụ chromium của vật liệu DUT-52 trong môi trường

HH: :2211212202222622521222222212453428202583a58g25085452428ã82282535gag8szggz¿28ã3ó2553ã5833852ggs2g52:85ã52ãE 17

2.2.2 Xây dựng đường chuẩn Cr(VI) bằng phương pháp trắc quang 17

2.3.2 Anh hưởng của pH ¿c2 2 21 E1 ng ng 10021012 11 TH 0202 eg 18

2.3.3 Ảnh hưởng của lượng chất hap phy cccccccseesseesseesseessessseesseesseeseeseeeeees 19

2.3.4 Đăng nhiệt hap phụ 22- 22222222 E23 SE 221221112131 11 xe reecrrecveg 19

Trang 7

2.3.5 Động học hap eee 19

2.3.6 Thu hi va tái sử dụng vật LGU o.oo csescssscsssesssesssesssesssessseesseessecene 19

2.3 Các phương pháp nghiên CU ccscccssscssecsssessesorsssassracsrsersrssersesseser 20

2.4.1 Các phương pháp nghiên cứu hóa lí hiện đại ‹‹c 20

DAD Nghiêncôu động học HA phith siccssccessscoscssscesivasscesiscssscesacsesssssecssvansneassooss 222.4.3 Nghiên cứu đăng nhiệt hấp phụ -22-ccs2cxkecrxectreecrrseee 23

CHƯƠNG 3: KET QUÁ VÀ THẢO LUẬN 2-2222222ScScSrkecrkecreecee 253.1 _ Đặc trưng cấu trúc vật liệu DƯT-52 + 2222222122215 117x2scrrcre, 25

SAUD, (GD FĐstnensnntiintoititgiitgiitatititigtiigiitgiitgii180119010321003110G180G101G10182016461013036486 25

3.2 Đánh giá khả năng hap phụ Cr(VD của vật liệu DUT-52 29

3.2.1 Ảnh hưởng của pH 2-2£©s+2EEEEEZEEEEEEEEEEEEEErEEErrrrcrrrcrrrcrr 293.2.2 Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu :- : 5c ccccccererteerserree 303:3 MÔiRình đẳng ñRIỆHBEB BẰ Ncuaasannoniannsnoaaniananaintiiatittiasuaaniaanaastano 313.2.4 Mô hình động hoc hấp na cớ 34

3.2.5 So sánh kha năng hap phụ của vật liệu DUT-52 - 36

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIEN NGHỊỊ - 22222222222 5222zsecsvei 37

TATTRETTTHANI KH ao on 38

0000012 ˆ 44

Trang 8

DANH MỤC CHU VIET TAT

Ultraviolet- Visible Spectroscopy Hap thy tử ngoại — khả kiên

Brunauer-Emmett-Tellerbe

se xay

Dresden University of Technology

iv

Trang 9

DANH MỤC BANG BIEU

Bang 2.1 Các hóa chat sử dụng cho nghiên cứu 22-222sc22xc2vxccvsrrcrserrree 16 Bang 2.2 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm 22 - 56c 2s 22 2212211211121 211 re l6 Bang 3.1 Các tham số của phương trình đăng nhiệt Langmuir, Freundlich và Temkin

Trang 10

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Một số dạng tồn tại của Cr trong nước theo pH -.:- 5

Hình 1.2 Sự hình thành vật liệu MOFS 0 0.02.0.cc ccc cceceseceseceseceescceseceseeeseeesees 6 Hình 1.3 Mô tả phương pháp nhiệt dung môi - ẶàcSsseeeseereerree §

Hình 1,4, Mb itd phương phan VÌ SH (ooscooooaooaoooooooooooooaoooooooooooooooooooc § Hình 1.5 Mô tả phương pháp điện hóa SH nhu 9 Hình 1.6 Mô tả phương pháp siều âm - - SH re 9

Hình 1.7 Mô tả phương pháp nghién cơ học -.-2- 2522222222 S2222zczscrscses 10 Hình 1.8 Cấu trúc tinh thẻ của Zr-MOFs theo các hướng khác nhau 13

Hình 1.9 Cau trúc tinh thê MOFS-§0I - 222 ©2222 1221222152211 211 11 12c 2 14Hình 1.10 Mô phỏng cấu trúc DUT-52 2- 22 22222222232 223222322232222 226 15

Hình 2.1 Phan ứng tông hop DUT-52 ccccceccssessssssecssessessseeceesveesncsseenneeees 17 Hình 2.2 Đường chuẩn của ion Cr(IV) với các nông độ khác nhau 18

Hình 3.1 Cau trúc của vật liệu DUT-52 30I01SE103801830028001 25

Hình 3.2 Giản đồ PXRD của các mẫu DUT-52 2-222z2xz z2 2z zz£ 26

Hình 3.3 Giản đồ TGA của vật liệu DUƯT-52 22: 2-22222EZ2EEZ2xz2zzcszez 27

Hình 3.4 Đường đăng nhiệt hap phụ N: tại 77 K của vật liệu DUT-§2 27

Hình 3.5 Pho FT — IR cúa vật liệu 2 2S SH 11 121112111221 221 1e 28 Hình 3.6 Anh SEM của vật liệu DUT-52 (-5ccc<cccerssereeccee 29 Hình 3.7 Ảnh TEM của vật liệu DUT-52 5 2ccerrreorree 29

Hình 3.8 Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hap phụ của DUT-52 30

Hình 3.9 Anh hưởng của lượng vật liệu đến dung lượng hap phụ của DUT-52 31

Hình 3.10 Đường đăng nhiệt hap phụ Cr(TV) của DƯT-52 - 552: 33Hình 3.11 Đường động học hap phụ Cr(IV) của DUT-52 -22- 22522 35

Trang 11

MỞ ĐÀU

Gan đây, sự phát trién mạnh mẽ của nén kinh tế trên thé giới cũng như tại đất nước

ta đã dẫn đến việc môi trường gặp phải nhiều ảnh hướng tiêu cực từ quá trình công nghệ

hoá và hiện đại hoá Môi trường nước bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi nguồn phát thải từ các

nha máy và xí nghiệp trong ngành dét nhuộm, sản xuất pin, thuốc trừ sâu và được phẩm.

Thành phân của nước bị ô nhiễm chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ độc hại khó phânhủy như phenol và các dẫn xuất của phenol, cũng như các loại phâm màu Bên cạnh đó,

hàm lượng các kim loại nặng như thủy ngân, chì, cadimi, chromium, niken, asen, trong

nước thải vượt quá giới hạn cho phép của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), là một trong

những ngudn 6 nhiễm, tác động tiêu cực đối với đa dạng sinh học trên Trái Đất Trong đó,

chromium là nguồn ô nhiễm tương đôi phô biến khi đề cập tới kim loại nặng bởi chì được

sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp luyện kim: chế tạo thép không gi, mạ

chromium; ngành nhuộm, ngành y tẾ và các ngành khác như: chế tạo các thiết bị khoan, vỏ

may móc, ngành công nghiệp 6 tô, xe máy, Tuy nhiên, lượng thai chromium sau quá trình

sản xuất, thậm chí là nguồn chất thải gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống Chromiumxâm nhập vào con người chủ yếu thông qua đường tiêu hoá gây nên các bệnh lý về ung

thư, rỗi loạn than kinh, thiểu máu, viêm thận ở con người mặc dù chỉ ảnh hưởng do

chromium với hàm lượng rat ít [1]

Do đó, nhu cầu phát triển công nghiệp hoá gắn liền với bảo vệ môi trường đang là

bài toán cấp bách, khó khăn đối với các nghiên cứu khoa học ở Việt Nam cũng như trên

thé giới Một số phương pháp đã và dang phát trién nhằm loại trừ chromium trong nước

thải như hap thụ, tạo kết tủa, lắng đọng, tách mang, nhũ hoá, keo tụ - đông tụ, xử lý ví sinh[2-7] Trong đó, hap phụ được xem là phương pháp hiệu qua, ít tốn kém, có thé xử lý

nông độ chromium cao ngay cả ở nhiệt độ phòng Những năm gan đây, công trình nghiên

cứu tim thay va ứng dụng loại vật liệu xóp, thé tích vi mao quản có diện tích bề mặt riênglớn sử dụng làm vật liệu hap phụ, xúc tác chọn lọc dé loại trừ chromium trong môi trường

nước đang thu hút đông đảo các nhà khoa học tham gia va có giá trị to lớn về mặt kinh tế

cũng như kết quả nghiên cứu thực nghiệm Sự xuất hiện của các vật liệu vi mao quản như

than hoạt tinh, zeolite, oxide kim loại, chitosan, ống nano cacbon đáp ứng phan nảo nhu

cầu xử lý các chất ô nhiễm trong nước Tuy nhiên, nhược điểm của vật liệu

Trang 12

truyền thong là thời gian hap phụ đài, không ôn định, diện tích bẻ mặt riêng nhỏ dẫn đến

khả năng hap phụ thấp Dé khắc phục những thiếu sót này, trong thập ky qua, các nhanghiên cứu đã tập trung phát trién một loại vật liệu mới có khả năng hấp phụ cao gọi là

“khung kim loại-hữu cơ” (MOFs) [8,9].

Vật liệu MOFs được cấu tạo từ các ion kim loại hoặc cụm kim loại và các cầu nối

hữu cơ Ở đó, các cụm kim loại đóng vai trò là điểm kết nói và các hợp chất hữu cơ đóng

vai trò là cầu nối, kết nỗi với các cụm kim loại thông qua liên kết phối trí dé tạo thành

cau trúc khung mạng 3D có độ trật tự cao So với vật liệu truyền thong, MOFs có nhiều

ưu điềm vượt trội như điện tích bê mặt riêng lớn, kích thước mao quản lớn vả đồng đều,

dé điều chỉnh trong quá trình tông hợp, giúp các chất bị hap phụ đi chuyển đi vào và giữlai dé dang Sự có mặt của các thành phan vô cơ và hữu cơ trong cau trúc MOFs manglại cho vật liệu nhiều tính chất khác nhau và đa dang Khi các nhóm chức năng trên cầu

hữu cơ được sửa đôi hoặc các nút mạng vô cơ bị thay đối, vật liệu MOFs mới sẽ được

tông hợp va ứng dụng theo các mục đích sử dụng khác nhau Trong quá trình tìm kiếm

nhóm vật liệu MOFs có khả năng bền nước và bên hóa cao thì vật liệu MOFs có tâm

kim loại Zr (Zr-MOFs) đã thu hút được sự chú ý do có độ bên cao trong nhiều môi trường

khác nhau [9-12] Vật liệu khung hữu co kim loại mang tâm Zirconium đã được sử dụng

làm vật liệu hap phụ hiệu quả các kim loại nặng trong nước như CrạO›;*, HCrO* , Zn?*, Pb°*, Fe?*, Cu”*, , [13] Với sự biến đôi các cầu hữu cơ bởi các nhóm chức năng tích

điện âm hoặc dương, kha năng hap phụ các ion kim loại nặng trong nước được tăng

cường thông qua tương tác tĩnh điện Ngoài ra, vật liệu Zr-MOFs có kích thước mao

quản lớn, dé điều chính, giúp các ion khuếch tán và di chuyên tương đối dé dang trong

mao quản vật liệu nên có tiềm năng lớn trong các lĩnh vực hấp phụ, phụ kiện, xử lý kim

loại nặng trong nước.

Vật liệu MOFs có điện tích bé mặt riêng lớn và cau trúc xốp bên, cho thay tiềm

năng ứng dụng hap phụ cao hơn các vật liệu khác Vật liệu Zr-MOFs đã được tổng hợp

và nghiên cứu từ rat sớm, tuy nhiên các nghiên cứu vẫn con rải rác, chưa có hướng đi

cụ thé dé nâng cao khả năng hap phụ của vật liệu MOFs tông hợp được Vật liệu

Zr-MOFs có tiềm năng rộng lớn trong việc xử lý 6 nhiễm kim loại nặng trong nước Thông

qua dự án nghiên cứu vật liệu Zr-MOF có cấu trúc như trên, tôi dé xuất phương án nghiêncứu: “Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dung xứ li ion Cr(Vl) trong nước.”

2

Trang 13

CHƯƠNG 1 TONG QUAN

1.1 Hiện trang 6 nhiễm kim loại nặng trong nước

Ô nhiễm môi trường dang là van đề nóng được toàn xã hội quan tâm đặc biệt là 6

nhiễm nguồn nước Nước thải ô nhiễm bắt nguồn từ nhiều khía cạnh khác nhau trong

hoạt động của con người, như sản xuất nông nghiệp và công nghiệp (khai thác mỏ sản

xuất pm, công nghệ hạt nhân, thuốc nhuém ), sử dụng nước sinh hoạt và gây ra mỗi đedoa đối với sức khỏe con người và môi trường Tác động trực tiếp nhất hiện nay 1a sự

tàn phá các hệ sinh thái biên, ô nhiễm đất dẫn đến giảm năng suất cây trồng và sự hấp

thụ kim loại nặng trong đất của thực vật, ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn và gây ra nhữnghậu quả tiêu cực đối với đời sống của hệ sinh thái

Thông thường, các kim loại nặng như Cd, Zn, Pb, Fe, Cu, Hg, Mn, Ni, Cr, ton

tai ở dang vết với mật độ khoảng 4 + 1 g-cmTM nhưng chúng chủ yếu là thành phân độchại có hại trong nước thải Nguồn ô nhiễm kim loại nặng trong nước là do quá trình xóimon dat và núi lửa đang hoạt động tạo ra các hạt sol khí lắng đọng trong các nguồn nướcgần khu vực, tuy nhiên phần lớn ô nhiễm vẫn là do tác động của con người trong hoạt

động khai thác, chôn lắp và mạ điện kim loại,

Hiện nay, đã có nhiều bằng chứng cho thấy tác hại nghiêm trọng của ion kim loại

nặng từ nước thải đến sức khoẻ con người và môi trường Dong có thé gây ton thương

gan, mat ngủ và ức chế hoạt động của các enzyme trong đất Thuý ngân gây bệnh viêmkhớp, ảnh hưởng xấu đến hệ than kinh và tuần hoàn cho con người cũng như trong hệsinh thái, còn chromium làm đau đầu, thiểu máu, tiêu chảy và buôn nôn Kim loại nặngtích tụ trong các mô mém lam tôn thương các cơ quan trong cơ thê và dẫn đến sinh ra

nhiều bệnh tật Do đặc tinh dé hoà tan, bền, khó phân huỷ sinh học, kích thước nhỏ dễ

di chuyên trong môi trường nước khi xâm nhập vào cơ thé lam ảnh hướng lớn đến các

hoạt động sinh lý và sinh hoá.

1.1.1 Thực trang ô nhiễm chromium trong nước và xử lí bằng phương pháp hap

phụ

1.1.1.1 Chromium trong sản xuất công nghiệp và đời sống

Trong những năm gan đây, tiền bộ trong công nghiệp đã dẫn đến những ảnh hưởng

do ô nhiễm môi trường Các nguyên tổ hóa học bị rò ri từ ngành công nghiệp và kha

3

Trang 14

năng di chuyên hay chuyên hóa của chúng dẫn đến độc tính cho môi trường Do đó, các

quốc gia đã tăng cường day mạnh vào việc xem xét kỹ lưỡng các thuộc tính hóa học của

chúng bằng cách sử dụng những tiến bộ trong kỹ thuật phân tích có khả năng mang lại

kết quá khả quan [14-16] Ô nhiễm kim loại nặng hiện là mỗi quan tâm hàng đầu, với

tác động của các kim loại nặng này được đưa ra dé nghiên cứu nhằm tìm kiếm giải pháp

giảm thiểu tác hại của chúng [17,18].

Các nghiên cứu về kim loại nặng tập trung vao chromium, do được sử dung rộng

rãi trong nhiều quy trình công nghiệp [19,20] Trong đó bao gồm luyện kim, đòi hỏi phải

sản xuất thép không gi hay hợp kim màu và kim loại màu Ngành công nghiệp vật liệu

chịu nhiệt được sử dụng làm lớp lót lò luyện Ngoài ra, các ngành sản xuất hóa chất,chẳng hạn như thuốc nhuộm đệt, bột màu, vật liệu mạ điện, chất thuộc da và chất bảo

quản cho gỗ Một lượng đáng kê các hop chất chứa chromium được thai ra môi trường

gây ra những tác động xấu đến hệ sinh thái [21-24].

Trong số các trạng thái oxy hóa khác nhau của chromium, chromium +3 (Cr(HI))

và chromium +6 (Cr(V1)) là phô biến nhất [25-27] Quá trình oxy hóa cho biết Cr)

ít độc hơn Cr(VI) [28-31], Cr(III) là một chất đỉnh đưỡng quan trọng đối với cơ thé con

người, tham gia vào quá trình chuyên hóa các chất cần thiết cho cơ thể và tham gia rộngrãi vào một số sản phẩm công nghiệp [32,33] Nhưng trái ngược với Cr(I) , tính oxyhóa mạnh của Cr(VI) gây ra tính độc hại [34.35], Cr(VI) ảnh hưởng trực tiếp đến cơ thé

sinh học Hit vào và giữ lại các vật liệu có chứa Cr(VI) có thẻ dan đến thủng vách ngăn

mũi, hen suyễn, viêm phế quản, viêm phôi viêm thanh quan vả gan, va tăng nguy cơ

ung thư biểu mô phế quản [36,37] Uống nước chứa nồng độ cao Cr(VI) (> 200 mg-L')

có thé dan đến viêm da day, nhiễm độc thận, ngộ độc gan, và, nghiêm trọng nhất, có thể

dẫn đến tử vong Tiếp xúc với các hợp chất Cr(VI) trên da có khả năng gây di ứng da,

viêm đa, hoại tử và ăn mòn lớp da.

Trang 15

8 10 12 14

pH

Hình 1.1 Một số dạng tồn tại của Cr trong nước theo pH [25]

1.1.1.2 Hap phụ là phương pháp hiệu quả trong xử lí ô nhiễm chromium trong nước

Nhiều phương pháp ra đời được đề xuất loại bỏ kim loại nặng trong nước thải như

chiết dung môi, kết tủa, trao đồi ion hap phụ tạo mang lọc và công nghệ điện hoa Việc

lựa chọn, tiếp cận các phương pháp này dựa trên các tiêu chí đánh giá như chỉ phí, hiệu

suất, độ tin cậy, tinh kha thi, tác động môi trường, tim hiểu các nhược điểm va cách khắc

phục trong vận hành Tuy nhiên các phương pháp lại cho hiệu quả kém, loại bỏ không

hoàn toàn và cần thiết bị tốn kém

Trong các phương pháp hap phụ là phương pháp nỗi bật và được sử dụng phô biến

trong việc lam giảm ham lượng ion Cr( VI) trong nước thải do tính lính hoạt trong quy

trình thiết kế, độ chọn lọc cao, tính khả thi vả giá thành thấp Kim loại nặng ton tại dưới

dang ion mang điện tích trong nước nên ngoài xu hướng bị hap phụ bằng cách khuếchtán vào các lỗ xốp của vật liệu ma con bằng tương tác tĩnh điện với các chất hấp phụ

mang điện tích trái dau Quá trình hấp phụ đi kèm với quá trình giải hap (ngược với quátrình hap phụ), là quá trình chat hap phụ được tái sinh dé sử dụng nhiều lần, giúp tiết

5

Trang 16

kiệm chi phí Nhằm so sánh quá trình hap phụ của các vật liệu khác nhau, các nhà nghiêncứu thưởng dựa vào các mô hình hap phụ tim dung lượng hap phụ cực đại đóng vai trò

là thông số quan trọng đánh giá khả năng hấp phụ

1.2 Giới thiệu chung về vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFs)

1.2.1 Giới thiệu vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFs)

Trong thé kỷ 20, nhiều trường đại học và viện nghiên cứu trên thé giới phát triển

vật liệu xốp mới nhằm khắc phục nhược điểm của vật liệu truyền thống Năm 1965,

Tomic lần đầu tiên tông hợp được vật liệu lai vô cơ-hữu cơ bao gồm axit di- và

tetracarboxylic và các kim loại chuyên tiếp như Zn, Co, Ni, Ur, [38] Vào đầu những

năm 1990, một số nghiên cứu về vật liệu cao phân tử đã được thực hiện với cau trúc xốpđược tạo ra từ sự kết hợp của các thành phần hữu cơ vả vô cơ hoạt động như các đơn

phan Tuy nhiên, các công trình này chỉ kết thúc với việc tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc

và ứng dụng của nhóm vật liệu này Những vật liệu nảy được cho là không ôn định do

liên kết yếu giữa các thành phan hữu cơ và vô cơ và kích thước 16 nhỏ đo điện tích chiếm

giữ chủ yếu của các ion Năm 199§, Yaghi và các đồng nghiệp đã tông hợp được một

loại vật liệu bền có cấu trúc xốp tương tự zeolite

ese 3X» \

Metal ions or clusters Organic linkers Metal-organic framework

Hình 1.2 Sự hình thành vật liệu MOFs.

1.2.2 Các phương pháp tong hợp MOFs

Đề đảm bảo khung cơ kim có độ bên cao, quá trình tông hợp phải đảm bảo hình

thành vật liệu có cau trúc tinh thê đồng nhất và có trật tự cao Quá trình hình thành tinhthê trước đây cần nhiều thời gian do phan ứng ghép đôi các thành phan tương ứng, phải

6

Trang 17

được thực hiện chậm dé dam bảo được cấu trúc tỉnh thé mong muốn Ngày nay, phương

pháp phát trién tinh thẻ được cải tiễn bằng cách sử dụng dung môi kết hop với nhiệt độ

thích hợp Thông thường các thành phần trong nguyên liệu được hòa tan thành dung

địch loãng trong các dung môi phân cực, sau đó được gia nhiệt trong bình kín Đôi khi

can phải sử dụng các hỗn hợp dung môi khác nhau nhằm điều chỉnh độ phân cực của

dụng địch cũng như điều chính động học của quá trình trao đôi giữa dung môi và cáclingand hữu cơ, từ đó giúp cho qua trình phát trién tinh thé điển ra tốt hơn Trong nhiềunăm qua, đã có nhiều nghiên cứu về MOFs, trong đó đã tổng hợp được nhiều vật liệu

MOFs khác nhau Tuy nhiên, quá trình tổng hợp cần được nghiên cứu nhiều dé ứng dung

tông hợp trên quy mô lớn và giảm thời gian tông hợp Phương pháp tông hợp điện hình

là gia nhiệt hỗn hợp “ligand” và và muối kim loại trong dung môi khoảng 12-48 giờ

Phương pháp này có thé thu được tỉnh thê có chất lượng cao nhưng tốn nhiều thời gian

cũng như khó khăn dé thu được trên Ig vật liệu Do đó, phương pháp tông hợp làm giảm

thời gian phản ứng cũng như lượng dung môi là mục tiêu trong tông hợp phòng thí

nghiệm cũng như thương mại Các phương pháp tong hợp hay sử dụng gan đây gồm

nhiệt dung môi, vi sóng, siêu âm, cơ-hóa,

1.2.2.1 Phương pháp nhiệt dung môi

Đây la phương pháp được ap dụng nhiều nhất và có thể tông hợp được nhiều loại

MOFs với hình thái khác nhau Trong phương pháp nay, muỗi của kim loại và chất hữu

cơ đóng vai trò cầu nói được trộn đều trong dung môi hữu cơ, phổ biến là

N,N-dimetylformamide; N,N-diethylformamide; acetonitrile; acetone Phản ứng nhiệt hoá

học được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của dung môi Các điều kiện vẻ nhiệt

độ tông hợp, lượng chat phản ứng, pH của môi trường phan ứng cần được kiểm soátnghiêm ngặt Phương pháp này thé hiện được hai ưu điểm vượt trội: tông hợp vật liệuMOFs với hiệu suất cao, đồng thời kiếm soát được chính xác sự phân bố hình thái, kíchthước và độ kết tinh của vật liệu tông hợp được Phương pháp này yêu cầu thực hiện

việc loại bỏ phân tử dung môi rửa ra khỏi cấu trúc xốp của vật liệu Theo đó, các dung

môi dé bay hơi như methanol, ethanol sẽ được dùng dé xử lí vật liệu trước khi tiền hành

xử lí hoặc làm bay hơi các dung môi này dé thu được vật liệu MOFs mong muốn [39].

Trang 18

Water or

DMP/DEF

exchange of solvent

self-assembly 172 & washing

len ibe VY TỰ beating

| treatment

SATE —as-prepared MOF

© Metal sat c”” Organic Band Solvothermal method

Hình 1.3 Mô ta phương pháp nhiệt dung môi [39]

1.2.2.2 Phương pháp vi sóng

Tổng hợp vật liệu MOFs kết hợp với vi sóng dựa trên sự hap thụ năng lượng nhiệt

từ phát xạ lò vi sóng của các phân tử hữu cơ Phương pháp này góp phần làm giảm thờigian phản ứng so với phương pháp tông hợp nhiệt dung môi truyền thong và dé dàngđiều chỉnh kích thước vật liệu Trong phương pháp nay, hỗn hợp cơ chất trong dung môi

thích hợp được cho vào bình Teflon, day kín và làm nóng trong lò vi sóng ở nhiệt độ

thích hợp trong khoảng thời gian | giờ hoặc cao hơn Phương pháp tông hợp vi sóng đã

được áp dụng rộng rãi để tông hợp các vật liệu nano man điều kiện ic nhiét alii 1

exchange of solvents

treatment

as = MOF MOF structure

© Metal salt <> Organic ligand Microwave-assisted method

Hình 1.4 Mô ta phương pháp vi sóng [40]

1.2.2.3 Phương pháp điện hoá

Phương pháp áp dụng điện hoá học cũng được ứng dụng tông hợp vật liệu MOFs.

Thanh phan của hệ điện hoá trong quá trình tông hợp MOFs bao gồm: pin điện hoá hai

điện cực là cực dương (anode) và cực âm (cathode) Điện cực anode và cathode được

chứa trong dung dịch điện hoá có thành phần gồm cầu nối hữu cơ va muối kim loại

Trong quá trình tông hợp, cation kim loại không được cung cấp dưới dạng muỗi mà được

sinh ra từ quá trình oxi hoá của điện cực anode [42].

§

Trang 19

1.2.2.4 Phương pháp siêu âm

Phương pháp sóng siêu âm là kỹ thuật đầy hứa hen trong tông hợp vật liệu MOFs

vi thành công tông hợp ra nhiều vật liệu vô định hình, các vật liệu bán dẫn, các hợp chất

cơ kim hữu cơ Không chi mang lại hiệu qua cao, đây còn được xem là phương pháp

thân thiện với môi trường do không cần sử dụng đến các dung môi độc hại Trong qua

trình tông hợp vật liệu băng phương pháp sóng siêu âm, giai đoạn tạo mam được đồng

nhất và giảm đáng kẻ thời gian kết tinh sản phẩm so với các phương pháp truyền thốngđược gia nhiệt trong lò nung hoặc tủ sấy Bằng cách chiều xạ sóng siêu âm và tạo bọt

trong hỗn hợp chất phan ứng, các bọt khí sẽ bùng nỗ tạo ra các điểm nóng cục bộ với

nhiệt độ rất cao (khoảng 5000K) va áp suất lớn (1000 bar) cùng với tốc độ làm mát cực

nhanh (< 1010 K-s"') giúp hình thành cấu trúc tinh thé của vật liệu MOFs [43].

Ultra Sound radiations

Hình 1.6 Mô tả phương pháp siêu âm [43]

Trang 20

1.2.2.5 Phương pháp nghiền cơ hoá học

Phương pháp nghiền cơ đang được xem là một trong những phương pháp xanh,

một chiến lược mới theo xu hướng không sử dụng dung môi trong quy trình tông

hợp vật liệu MOFs Các tiền chất dang bột được trộn cùng với viên bi nghiên trong

máy nghiên cơ, sự va chạm sinh ra năng lượng lớn giúp thúc day quá trình hình thành

sản phẩm Trong quá trình tông hợp vật liệu theo phương pháp này, các liên kết nội

phân tử bị phá vỡ cơ học và dẫn đến các biến đôi hoá học của các chất Phương pháp

này thé hiện tiềm năng bảo vệ môi trường hiệu quả vì phan ứng có thê thực hiện được

trong điều kiện không có dung môi, tránh việc sử dụng các dung môi hữu cơ độc hại

Các oxide kim loại được ưa chuộng trong việc sử dụng làm tiên chat hơn so với các

mudi nitrate vì quá trình tong hợp chi tạo san phẩm phụ duy nhất là nước [40.41]

Mechanically strained solids treatment

7 uudergo chemical chauge

MOF strecture Mortar pestle

® Metal salt <> Organic šgawđ Mechanochemical method

Hình 1.7 Mô tả phương pháp nghiền cơ hóa học [41]

1.2.3 Tiềm năng ứng dụng của vật liệu MOFs

Các công trình công bỗ về các vật liệu MOFs ngày càng nhiều va là một trong

những hướng nghiên cứu nỗi bật những năm gan đây Dong lực dé các nhà nghiên cứu

trên thé giới đầu tư và phát triển vật liệu MOFs là vì khả năng ứng dụng tuyệt vời của

nó Mặc dù những khó khăn thách thức đo có nhiều nhược điểm can khắc phục như hiệu

suất, tính thương mại hoá sản phâm nhưng với những nghiên cứu gan đây được công bố

cho thay các khó khăn gần như được giải quyết do hình thái cau trúc MOFs được điều

chinh phù hợp theo mục đích ứng dụng sau cùng Do đó, vật hiệu MOFs qua nhiều năm

vẫn giữ nguyên triển vọng là vật liệu có nhiều tính chất khác biệt dùng trong các lĩnh

vực: công nghiệp, nông nghiệp và y sinh học.

1.2.3.1 MOFs làm vật liệu lưu trữ, hấp phụ và tách lọc khí

10

Trang 21

Ngày nay nhu cau hap phụ, tach và lưu trữ khí xuất phát từ mục đích tiết kiệm tài

nguyên, năng lượng vả bảo vệ môi trường Điền hình như khi H; và CO, rat được quantâm đến hiện nay vì H; có khả năng trở thành nguồn năng lượng mới, sạch Trong khi

đó CO; gây ra đến hiện tượng hiệu ứng nhà kính Một loại khí nữa cũng được quan tâmđến là CH, vì đây cũng được coi là nguồn năng lượng sạch thay thé tốt cho năng lượng

hóa thạch do trừ lượng khí thiên nhiên.

Do đặc tính hấp phụ cao của MOFs được dùng làm vật liệu tách lọc khí Nhóm

nghiên cứu của Wang đã nghiên cứu khả năng tách CO; từ hỗn hợp CO2/CO, tách C2H4

từ hai hỗn hợp C;H,/CO; và C;H,/C;H; khi cho hấp phụ liên tục qua vật liệu Cu-BTC

[44] Kết quả cho thay khả năng chọn lọc hap phụ khí của MOFs ưu việt hơn so với vật

liệu xốp zeolite truyền thống

1.2.3.2 MOFs làm vật liệu xúc tác

Một trong những hướng ứng dụng mới của MOFs là làm chất xúc tác phản ứng

hóa học do MOFs có tính tinh thé cao và không có giới hạn về kích thước lỗ xốp Hon

nữa, MOFs có cấu trúc dong đều va các tâm hoạt động có thê được điều chỉnh Các

nghiên cứu trước đó đã tổng hợp vật liệu MIL-47 và MOF-48 được phát hiện là có hoạt

tính xúc tác cao và tính ôn định hóa học Khả năng chuyên đổi methane một cách có

chọn lọc thành acid acetic với hiệu suất 70% với KaS:O; làm chat oxy hóa Các chất xúc

tác MOF có thê tái sử dụng và duy trì hoạt tính xúc tác cho việc tái chế mà không lam

mat cầu trúc tinh thê của chúng [45]

Gan đây, một số vật liệu MOFs được ứng dụng làm quang xúc tac trong xử lý các

chất độc hại trong môi trường nước Zhixixong cùng các cộng sự đã báo cáo về vật liệu

UiO-66-NH2 và MIL-101-(Fe)-OH với mức năng lượng vùng cam thấp và thê hiện khả năng quang xúc tác cao dưới sự kích thích của ánh sáng khả kiến Cụ thê là MIL- 101-

(Fe)-OH phân hủy đến 99,98% phenantrene trong 120 phút, còn UiO-66-NH2 phân hủy90% phenantrene trong 150 phút [46] Đặc biệt, nhóm nghiên cứu Zhu đã biến tính

Titanium-phosphonate MOF based nanowires các nhóm chức hydroxyl với sự đạt được

năng lượng vùng cam của vật liệu giảm đi 0,28 eV so với vật liệu Ti-MOFs Độ rộng

vùng cắm của họ vật liệu này rất tiềm năng cho các phan ứng quang xúc tác tạo hydrogen

và phân hủy chất màu [47].

11

Trang 22

1.3 Tổng quan về vật liệu Zr-MOFs

1.3.1 Đặc điểm chung của vật liệu Zr-MOFs

Gan đây, bên cạnh các MOFs mang tâm kim loại Zr, Al thì zirconium cũng đượcchọn đê nghiên cứu và tông hợp dé tạo ra các loại vật liệu Zr-MOFs bén nhiệt, bèn hóa

học và bên cơ học Nhờ sư tương tác mạnh của zirconium và nhóm carboxylate cùng

với sự sắp xếp có trật tự cao của các đơn vị SBUs dẫn đến hình thành các vật liệu

Zr-MOFs bên dung môi và bên nước Các linker hữu cơ dùng dé tong hợp Zr-Zr-MOFs có thé

là di-, tri-, hoặc tetracarboxylate và gắn thêm những nhóm chức như amino, hydroxyl,

dé tạo nên sự đa dạng vẻ chủng loại, phong phú vẻ tính chất lỗ xốp Zr-MOFs Các

phương pháp tong hợp thường dùng là phương pháp nhiệt dung môi, phương pháp siêu

âm và phương pháp đồng kết tủa Mỗi phương pháp tạo ra các cầu trúc khác nhau của

vật liệu Zr-MOFs [48].

Nhin chung, các ion zirconium cho phép tạo ra sự đa dạng cau trúc của các vật

liệu Zr-MOFs Trong đó, tính chat lỗ xốp và các vị trí kim loại không bão hòa kết hợp

với nhau mang lại nhiều ứng dụng tiềm năng trong lưu trữ và chuyển đổi năng lượng.

Bên cạnh đó, việc biến tính các cầu nối hữu cơ cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo

ra các cau trúc điện tử đa dạng.

Trang 23

Hình 1.8 Cấu trúc tinh thé của Zr-MOFs theo các hướng khác nhau Cấu trúc đơn tinh

thẻ; (b) Phối tử hình chữ V và cum Zr (VD; (c) dạng đa diện của khung; (d) Diện tích

bẻ mặt Connolly và các biéu dién lắp đầy không gian [49]

Với khả năng sắp xếp ngẫu nhiên của các ion kim loại khác nhau, các nút kim loại

có thẻ chiếm các vị trí ngẫu nhiên trong khung vật liệu MOFs dẫn đến các tính chất nôibật cho nhiều ứng dụng khác nhau Vật liệu Zr-MOFs nhanh chóng được ứng dụng rộng

rãi vào các lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp va y sinh học

1.3.2 Các chiến lược tổng hợp vật liệu Zr-MOFs

MOFs (Metal-Organic Frameworks) là một lĩnh vực nghiên cứu day hứa hẹn

trong lĩnh vực xúc tác hóa học và các ứng dụng khác nhau Việc sử dụng các MOFs mang tâm kim loại như NU-1000, MOF-801, MOF-808, U10-66 đã thu hút sự chú ý

lớn nhờ vào cau trúc của chúng, tạo điều kiện lý tưởng cho sự tương tác với các phan

ứng hóa học Đặc biệt sự quan trọng của MOF-801 trong việc tao điều kiện cho phảnứng xúc tác bằng cách tạo ra các khiếm khuyết trồng trên cấu trúc của chúng được chú

ý hơn cả Trong báo cáo được dé xuất, các nhà nghiên cứu đã trình bày vé tông hợp va

1A

Trang 24

ứng dụng của MOF-801, một MOFs chứa cầu trúc 3D mang tâm kim loại Zirconium,

trong các phản ứng xúc tác MOF-801 là một loại MOFs mang tâm kim loại Zr ba chiều,

với cau trúc xóp được tạo thành từ các trình liên kết fumarate Mỗi đơn vị cấu trúc thứcấp (SBUs) trong MOF-801 bao gồm sáu ion Zr, được bao quanh bởi 8 ion oxy và kếtnối với 12 câu nối Đặc điềm này tạo ra một cấu trúc ôn định cho MOF-801, nhờ vào

liên kết cộng hóa trị mạnh và sự phối hợp tốt giữa các SBUs [50] Trong MOF-801, các

SBU có xu hướng nghiêng do sự tồn tại của các ion fumarate phi tuyến tính Điều này

có thé tạo ra sự không đối xứng trong cau trúc của MOFs, ảnh hưởng đến tính chat và

hoạt tính của nó trong các ứng dụng xúc tác MOF-801 có diện tích bé mặt lớn, đặc tính

ôn định trong nước tốt, độ bên nhiệt, bền hóa học cao, điều này làm cho MOF-801 trở

thành một chat hap phụ hiệu quá để loại bỏ Cr(IV) trong nước

Hình 1.9 Cấu trúc tinh thé của MOF-801 [50]

Tuy nhiên, một số MOFs mang tâm kim loại Zirconium chưa được khám phá vềtiềm nang của chúng như vật liệu DUT-52 Tương tự MOF-801, DƯT-Š52 là một loại

khung kim loại hữu cơ (MOFs) được nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực vật liệu

nano va xúc tác hóa học Tên gọi DUT xuất phát từ các nhà khoa học tại Đại học Dresden

ở Đức.

DUT-52 có cấu trúc mạng của một khung kim loại ba chiều (3D) được tạo thành

từ các đơn vị khung kim loại và các ligand hữu cơ Cau trúc này tao ra các kênh và không

gian trong bên trong khung, có thé được sử đụng dé hap phụ và tách chất Khác với

14

Trang 25

MOF-801, các SBUs có xu hướng nghiêng do sự tôn tại của các ion fumarate phi tuyến

tính, DUT — 52 sử dụng ligand hữu cơ H2NDC (naphthalene-2,6-dicarboxylic acid) có

cau trúc tuyến tinh, nhưng với một phan của nó có thé xoay hoặc uốn cong Trong ligandH;NDC, các nhóm carboxylic (-COOH) được gắn ở các vị trí ortho trên hạt naphthalene

có thê tạo ra một câu trúc không đối xứng hoặc phi tuyến tính trong một số phần của

ligand Điều này có thể do sự xoay hoặc uốn cong của các mạch cacbon trong phần nào

đó của ligand, đặc biệt khi nó kết hợp với kim loại đề tạo thành các SBUs trong cau trúccủa MOPs Vi thế, cấu trúc của MOF-801 va DUT-S2 khá tương đồng nhau do có SBUstrong cau trúc của MOFs đều có xu hướng nghiêng Tuy nhiên, với cấu trúc bát điện

được hình thành từ việc sắp xép các ion kim loại Zr và các nhóm carboxylate từ ligand

H2NDC làm cho DUT-52 có diện tích bề mặt lớn dẫn đến khả năng hấp phụ tốt các phân

tử khí, chat lỏng hoặc các ion kim loại Bên cạnh đó, DUT- 52 có tính ôn định tốt trong

môi trường khác nhau, đặc biệt là môi trường nước với các điều kiện nhiệt độ và pH

khắc nghiệt Do đó, DUT-52 có thê được sử dụng trong nhiều lĩnh vực bao gồm lưu trữ

va phan phối khi, phân tách và lọc, xử lý nước, catalysis, và nhiều ứng dụng khác trong

khoa học vật liệu va công nghệ [51].

15

Trang 26

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

2.1.1 Hóa chất

Bảng 2.1 Các hóa chất sử dụng cho nghiên cứu

Tên hoá chât Công thức hoá học Xuât xứ

Sodium hydroxide NaOH Trung Quốc

N, N - dimethyformamide C3H7NO 99% Trung Quốc

Methanol CH3OH 99% | Trung QuốcHydrochloric acid HCI 37% Trung Quoc 2,6-Naphthalenedicarboxylic acid

Zirconium (IV) chloride

Terephthalic acid 1,5 — diphenylcarbazide C13H14N4O Trung quốc

Ông nhựa ly tâm

Muong cân, giây cân

Pipette, burette

16

Trang 27

2.2 Quy trình thực nghiệm tổng hợp vật liệu DUT-52

Hoạt hóa ở 80 °C trong 24h

Hoạt hóa ở 120 °C trong 24h UiO-67

Hình 2.1 Phan ứng tông hop DUT-52

Cân 108 mg H;NDC và 115 mg ZrCl, cho vào 6 ống pyrex Thêm 10 mL dung dịch

DMF và đánh siêu âm cho tới khi hỗn hợp tan, thêm từ từ 1.5 mL CH;COOH và gia nhiệt

nhiệt độ 120 °C trong 24 giờ Thu lấy toàn bộ hỗn hợp sau phản ứng vào ống li tâm Trao

đổi hỗn hợp với methanol nhiều lần Cuối cùng hoạt hóa ở nhiệt độ §0 °C trong 1 ngày và

120 °C thêm | ngày nữa dé làm khô sản phẩm.

2.3 Khảo sát khả năng hấp phụ chromium của vật liệu DUT-52 trong môi trường

nước

2.3.1 Xây dựng đường chuẩn Cr(VI) bằng phương pháp trắc quang

17

Ngày đăng: 12/01/2025, 04:02

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.1 Một số dạng tồn tại của Cr trong nước theo pH [25]. - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 1.1 Một số dạng tồn tại của Cr trong nước theo pH [25] (Trang 15)
Hình 1.2. Sự hình thành vật liệu MOFs. - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 1.2. Sự hình thành vật liệu MOFs (Trang 16)
Hình 1.3. Mô ta phương pháp nhiệt dung môi [39] - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 1.3. Mô ta phương pháp nhiệt dung môi [39] (Trang 18)
Hình 1.6. Mô tả phương pháp siêu âm [43] - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 1.6. Mô tả phương pháp siêu âm [43] (Trang 19)
Hình 1.8. Cấu trúc tinh thé của Zr-MOFs theo các hướng khác nhau Cấu trúc đơn tinh - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 1.8. Cấu trúc tinh thé của Zr-MOFs theo các hướng khác nhau Cấu trúc đơn tinh (Trang 23)
Hình 1.9. Cấu trúc tinh thé của MOF-801 [50] - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 1.9. Cấu trúc tinh thé của MOF-801 [50] (Trang 24)
Hình 2.1. Phan ứng tông hop DUT-52 Cân 108 mg H;NDC và 115 mg ZrCl, cho vào 6 ống pyrex - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 2.1. Phan ứng tông hop DUT-52 Cân 108 mg H;NDC và 115 mg ZrCl, cho vào 6 ống pyrex (Trang 27)
Hình 2.1. Đường chuẩn của ion Cr(VI) với các nồng độ khác nhau - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 2.1. Đường chuẩn của ion Cr(VI) với các nồng độ khác nhau (Trang 28)
Hình 3.3. Gian đồ TGA của vật liệu DUT-52 - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 3.3. Gian đồ TGA của vật liệu DUT-52 (Trang 37)
Hình 3.5. Phô FT-IR của vật liệu - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 3.5. Phô FT-IR của vật liệu (Trang 38)
Hình thai học bề mặt của DUT-52 được phân tích bang phương pháp SEM (hình - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình thai học bề mặt của DUT-52 được phân tích bang phương pháp SEM (hình (Trang 39)
Hình 3.8. Ảnh hưởng đến pH đến dung lượng hap phụ của DUT-52 vơi - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 3.8. Ảnh hưởng đến pH đến dung lượng hap phụ của DUT-52 vơi (Trang 40)
Hình 3.9. Anh hưởng của lượng vật liệu đến dung lượng hap phụ của DUT-52 - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 3.9. Anh hưởng của lượng vật liệu đến dung lượng hap phụ của DUT-52 (Trang 41)
Hình 3.10. (a) Đường dang nhiệt hap phụ Cr(IV) của DUT - 52 tai pH=2 với lượng - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 3.10. (a) Đường dang nhiệt hap phụ Cr(IV) của DUT - 52 tai pH=2 với lượng (Trang 43)
Hình 3.11. (a) Đường động học hấp phụ Cr(VI) của DUT - 52 .Dữ liệu được đưa vào mô hình - Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Tổng hợp vật liệu DUT-52 và ứng dụng xử lí ion Cr(VI) trong nước
Hình 3.11. (a) Đường động học hấp phụ Cr(VI) của DUT - 52 .Dữ liệu được đưa vào mô hình (Trang 45)
w