NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU CÓ CẤU TRÚC LÕI VỎ Fe3O4/C VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ CHẤT MÀU HỮU CƠ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI - - BÙI THỊ LIỄU NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU CÓ CẤU TRÚC LÕI VỎ Fe3O4/C VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ CHẤT MÀU HỮU CƠ Chuyên ngành: Hóa vô Mã số: 60.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Trần Vĩnh Hoàng TS Lê Hải Đăng HÀ NỘI - 2017 LỜI CÁM ƠN Trước hết, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới TS Trần Vĩnh Hoàng TS Lê Hải Đăng tận tình hướng dẫn truyền cho kiến thức, kinh nghiệm nghiên cứu khoa học suốt trình hoàn thành luận văn Tôi xin trân trọng cám ơn thầy cô khoa Hóa học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Bộ môn Hóa Vô - Đại cương, Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện cho học tập, nghiên cứu khoa học Tôi xin trân trọng cảm ơn dạy dỗ nhiệt tình tâm huyết của thầy cô giáo suốt khóa học nghiên cứu Trong suốt trình học tập nghiên cứu nhận quan tâm giúp đỡ cổ vũ động viên gia đình, bạn bè thầy cô Tôi xin bày tỏ lòng cám ơn chân thành sâu sắc với quan tâm giúp đỡ Hà Nội, ngày……tháng năm 2017 Tác giả luận văn Bùi Thị Liễu LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu cá nhân Các số liệu tài liệu trích dẫn luận văn trung thực Kết nghiên cứu không trùng với công trình công bố trước Hà Nội, ngày……tháng năm 2017 Tác giả luận văn Bùi Thị Liễu MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu: 3 Khách thể đối tượng nghiên cứu Giả thiết khoa học Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu: Đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan chất màu hữu tác hại nƣớc thải chứa 1.1.1 Cấu tạo 1.1.2 Phân loại ứng dụng 1.1.3 Tìm hiểu Methylene Blue 10 1.1.4 Ô nhiễm nước thải chất màu hữu tác hại 12 1.2 Các phƣơng pháp xử lý chất màu hữu 15 1.2.1 Một số phương pháp xử lý chất màu hữu 15 1.2.1 Phương pháp hấp phụ 17 1.3 Các vật liệu nano ứng dụng hấp phụ chất màu 19 1.3.1 Tổng quan vật liệu nano từ tính Fe3O4 20 1.3.2 Phương pháp tổng hợp hạt nano Fe 3O4 23 1.3.3 Một số ứng dụng điển hình hạt nano từ tính Fe3O4 28 1.4 Tổng quan hạt nano từ tính có cấu trúc lõi vỏ Fe3O4/C 32 1.4.1 Phương pháp tổng hợp Fe3O4/C 32 1.4.2 Một số ứng dụng vật liệu Fe3O4/C 33 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 35 2.1 Chế tạo mẫu 35 2.1.1 Dụng cụ thiết bị 35 2.1.2 Hóa chất 35 2.1.3 Quy trình chế tạo Fe3O4 36 2.1.4 Quy trình chế tạo Fe3O4/C 37 2.2 Các phƣơng pháp khảo sát đo lƣờng tính chất vật liệu 38 2.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD: X-ray diffraction ) 38 2.2.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 40 2.2.3 Các phép đo từ 41 2.2.4 Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR) 42 2.2.5 Phổ hấp thụ electron (UV-Vis) 44 2.3 Nghiên cứu khả hấp phụ màu MB vật liệu Fe3O4/C 46 2.3.1 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ MB 46 2.3.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 46 2.3.3 Nghiên cứu động học trình hấp phụ 49 2.4 Nghiên cứu khả thu hồi tái sinh vật liệu Fe 3O4/C 53 2.5 Nghiên cứu khả hấp phụ chất màu xử lý nước thải dệt nhuộm 53 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54 3.1 Kết tổng hợp Fe3O4/C Fe3O4 54 3.2 Kết nghiên cứu cấu trúc kích thƣớc vật liệu 54 3.2.1 Kết phân tích XRD 54 3.2.2 Kết đo TEM 56 3.2.3 Kết VSM 57 3.2.4 Kết đo FTIR 58 3.3 Nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu 59 3.3.1 Đường chuẩn xác định nồng độ MB 60 3.3.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 60 3.2.3 Nghiên cứu động học trình hấp phụ 66 3.4 Khả thu hồi tái sinh vật liệu hấp phụ Fe3O4/C 71 3.5 Khả hấp phụ chất màu nƣớc thải dệt nhuộm 72 KẾT LUẬN 74 CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC KÍ TỰ VIẾT TẮT MB : Methylene blue UV-Vis : Quang phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến XRD : Nhiễu xạ tia X TEM : Kính hiển vi điện tử truyền qua FT-IR : Phổ hồng ngoại VSM : Từ kế mẫu rung ΔG0 : Năng lượng tự ΔH0 : Biến thiên etanpy ΔS0 : Biến thiên etropy DANH MỤC BẢNG Bảng I.1 Tính chất hóa lý methylene blue [3, 13] 11 Bảng I.2 Ưu nhược điểm số phương pháp xử lý chất màu hữu 15 Bảng I.3 Sản phẩm phản ứng thủy phân 25 Bảng I.4 Một số thông số vật liệu Fe 3O4 tổng hợp phương pháp đồng kết tủa nghiên cứu 27 Bảng I.5 Một số kết tổng hợp Fe3O4/C phương pháp thủy nhiệt 32 Bảng II.1 Thành phần chế tạo mẫu 36 Bảng III.1 Kích thước tinh thể trung bình D XRD, số mạng (a) xác định từ phổ XDR kích thước hạt xác định từ ảnh TEM (D TEM) 55 Bảng III.2 Kết thực nghiệm đo mật độ quang A dung dich MB tiêu chuẩn 60 Bảng III.3 Kết thực nghiệm phụ thuộc hiệu suất dung lượng hấp phụ theo pH 63 Bảng III.4 Các thông số nhiệt động học trình hấp phụ MB vật liệu Fe3O4/C 64 Bảng III.5 Kết khảo sát nồng độ MB theo thời gian 66 Bảng III.6 Các thông số phương trình động học hấp phụ bậc bậc 68 Bảng III.7 Các thông số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ 70 Bảng III.8 So sánh kết nghiên cứu với kết công bố 71 Bảng III.9 Các thông số trình tái chế Fe 3O4/C 72 DANH MỤC HÌNH Hình I Công thức hóa học Indigo Hình I Công thức hóa học cuacumyl Hình I Công thức hóa học naphtaol Hình I Ô nhiễm chất màu hữu làng giấy Phong Khê (trái) nhà máy dệt nhuộm (phải) 14 Hình I.5 Vị trí tứ diện bát diện mạng tinh thể 20 Hình I Cấu trúc spinel đảo Fe3O4 (a) cấu hình spin Fe3O4 (b) 22 Hình I Đường cong từ hóa sắt từ (đường màu đen) siêu thuận từ (màu đỏ) (a) Lực kháng từ HC phụ thuộc vào đường kính hạt (b) 23 Hình I Cơ chế hình thành phát triển hạt nano dung dịch [2] 24 Hình I Mô tả phụ thuộc phức kim loại vào pH hóa trị kim loại 26 Hình I 10 Phản ứng Olation tạo thành phức 26 Hình I 11 Phản ứng Oxolation tạo thành phức 26 Hình I 12 Nguyên tắc tách tế bào từ trường [4] 30 Hình I 13 Nguyên lý dẫn truyền thuốc dùng hạt nano từ tính Một nam châm bên mạnh kéo hạt nano từ tính gắn với thuốc đến vị trí mong muốn Ở trình nhả thuốc diễn làm cho hiệu sử dụng thuốc tăng thêm nhiều lần [4] 31 Hình I 14 Khả hấp phụ MB theo thời gian Fe3O4/C (Co=5;10 20 mg/L, 25C, pH=10)[36] 34 Hình II Quy trình cụ thể chế tạo hạt Fe 3O4/C 37 Hình II Sơ đồ chùm tia tới chùm tia nhiễu xạ tinh thể 39 Hình II Độ tù pic phản xạ gây kích thước hạt 40 Hình II Thiết bị đo nhiễu xạ tia X 40 Hình II Kính hiển vi điện tử truyền qua đại 41 Hình II Hệ đo PPMS 6000 42 Hình II Máy đo phổ hồng ngoại (FTIR) 43 Hình II Bước chuyển electron phân tử 44 Hình II Hệ máy UV- VIS Agilent 8453 46 Hình II.10 Thiết bị giữ nhiệt độ trình hấp phụ 47 Hình II 11 Qúa trình hấp phụ MB vật liệu Fe 3O4/C 48 Hình III Mẫu bột Fe3O4/C (1:1) thu 54 Hình III Phổ XRD (a) Fe3O4 ; (b) FeC11; (c) FeC12 55 Hình III a) ảnh TEM Fe3O4 (b,c,d) ảnh TEM FeC11 56 Hình III Phổ VSM Fe3O4 Fe3O4/C 58 Hình III Phổ IR Fe3O4 Fe3O4/C nanocomposite 59 Hình III Đường chuẩn xác định nồng độ MB 60 Hình III Ảnh hưởng pH đến hiệu suất dung lượng hấp phụ 62 Hình III a) Khảo sát khả hấp phụ MB FeC11 FeC12 nhiệt độ khác (b) đồ thị số cân hấp phụ phụ thuộc vào nhiệt độ 64 Hình III Khảo sát thời gian hấp phụ với nồng độ đầu MB khác (pH=7; nhiệt độ 25 0C, chất hấp phụ FeC12 (a), chất hấp phụ FeC11(b) 65 Hình III 10 Đồ thị động học hấp phụ bậc vật liệu FeC11 (a); FeC12 (b) 67 Hình III 11 Đồ thi động học hấp phụ bậc vật liệu FeC11(a); FeC12(b) 67 Hình III 12 Đường hấp phụ đẳng nhiệt (a) Langmuir (b) Freundlich MB lên vật liệu FeC12 70 Hình III 13 Thu hồi Fe3O4/C nam châm 71 Hình III 14 Hiệu suất loại bỏ MB mẫu theo số lần tái chế 72 Hình III 15 (a) Hình ảnh mẫu nước thải, (b) Phổ UV-Vis mẫu nước thải trước sau xử lý 73 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường môi trường nước thách thức khó khăn mang lại nhiều hậu lâu dài, ảnh hưởng đến sức khỏe chất lượng sống Việt Nam nhiều nước giới Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước chủ yếu nguồn nước thải không xử lý thải trực tiếp môi trường bao gồm từ: hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, vui chơi giải trí…Trong đó, nước thải từ hoạt động công nghiệp có ảnh hưởng nhiều đến môi trường tính đa dạng phức tạp Đặc biệt, công nghiệp dệt nhuộm, công nghiệp giấy có nhiều chất hữu dùng để sản xuất tạo màu như: phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện li, chất tạo môi trường, chất oxi hóa…các chất khó phân hủy, gây ô nhiễm môi trường trầm trọng thời gian dài Nếu chưa xử lý xử lý chưa đạt tiêu chuẩn mà thải hóa chất giết chết vi sinh vật xung quanh, làm cá loài động vật sống nước chết, chất thấm vào đất, tồn lâu dài ảnh hưởng tới nước ngầm Khi sử dụng nguồn nước s gây bệnh da, tiêu hóa, hô hấp nguy ung thư … ảnh hưởng đến sức khỏe người Do đó, nhiệm vụ đặt nhà khoa học tìm phương pháp có hiệu để loại bỏ chất màu hữu khỏi nguồn nước Các phương pháp truyền thống để xử lý chất màu hữu nước thải (chủ yếu hấp phụ xử lý hóa chất để oxi hóa-khử chất màu) tỏ có nhiều hạn chế như: phát sinh nguồn chất thải phụ (là chất hấp phụ sau hấp phụ bão hòa); phát sinh hóa chất ô nhiễm mới, bùn thải + Hấp phụ: nhanh, dễ khó tái sinh, khó thu hồi (zeolit, cacbon hoạt tính ) + Quang xúc tác phân hủy: an toàn, hiệu chi phí cao, khó thu hồi chất xúc tác Bảng III Kết khảo sát nồng độ MB theo thời gian Vật liệu hấp phụ FeC11 FeC12 3.2.3 C0 Ce (mg/L) (mg/L) 5.064 5.064 0 0.6820 5.064 2.531 50.0196 1.2665 -0.3407 3.9479 10 5.064 2.115 58.22604 1.4743 -0.6861 6.7829 20 5.064 1.83 63.86092 1.6169 -1.0193 12.3689 30 5.064 1.742 65.60261 1.6612 -1.1497 18.0608 40 5.064 1.412 72.11859 1.8260 -1.8855 21.9053 120 5.064 1.108 78.1121 1.9778 5 0 0.7348 5 2.483 50.3345 1.2584 -0.1903 3.9734 10 2.043 59.14403 1.4786 -0.5000 6.7631 20 1.695 66.0962 1.6524 -0.8377 12.1036 40 1.278 74.4492 1.8612 -1.4967 21.4912 120 0.83 83.4040 2.0851 t (phút) c 3.2.3.1 Mô ì độ độ ọc q ì ọc qt H (%) (mg/g) Ln(qe-qt) t/qt 60.6735 57.5512 ụ ụ Trên sở khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phu MB vật liệu Fe3O4/C xác định động học trình hấp phụ Có hai phương trình động học áp dụng cho trình hấp phụ, phương trình động học bậc phương trình động học bậc Nếu dung lượng hấp phụ rút từ thực nghiệm gần với tính toán phương trình phương trình động học trình hấp phụ Khảo sát theo phương trình động học bậc 1: dạng tích phân phương trình bậc 1: (III.5) 66 Từ bảng kết III.5 ta dựng đồ thị ln(q e-qt) thời gian thể hình III.12 Từ đồ thị hình III.12b suy phương trình động học bậc FeC12 có dạng: ln(qe-qt)= -0.04823t + 0.26539 với R2=0.80698 Suy ln(qe-qt)= 0.26539 => qe=1.3039 (mg.g-1) 1 (a) (b) ln(qe-qt)= -0.04823t+0.26539 R2=0.80698 ln(qe-qt)= -0.0521t+1786 R2=0.82687 ln(qe-qt) Ln(qe-qt) -1 -1 -2 -2 -5 10 15 20 25 30 35 40 -5 45 10 15 20 25 30 35 40 45 t (phút) t (phút) Hình III 12 Đồ thị động học hấp phụ bậc vật liệu FeC11 (a); FeC12 (b) Như số liệu thực nghiệm không phù hợp với phương trình động học bậc điểm thực nghiệm không nằm đường thẳng (R2=0.80698 qe=2.129 (mg/g) k2 = 0.1283(g g-1min-1) Kết phù hợp với giá trị thực nghiệm (qeTN=2.0851 gần qeLT=2.129) Như kết luận hấp phụ MB vật liệu FeC12 tuân theo phương trình động học bậc Bảng III Các thông số phương trình động học hấp phụ bậc bậc Vật liệu Phương trình C0 (mg/g) R2 qeTN 0.82687 Phương trình bậc k1 (min-1) -0.0521 1.9778 qeTT =1.1955 KL=0.0293 (L/g) *Xây dựng theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich: (III.8) Từ kết bảng III.7 ta dựng đồ thị mối liên hệ logqe với logCe hình III.14b Từ đồ thị ta suy phương trình Freundlich có dạng: Suy log KF = -0.20458 => KF= 0.6243 1/n=0.89355 => n =1.119 Trên đường cong đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich (hình III.14) mô tả trình hấp phụ MB mẫu FeC12, thông qua hệ số tương quan (R2) cho thấy trình mô tả phương trình Freundlich (R2 = 0.9995) xác đường đẳng nhiệt Langmuir (R2 = 0.97881) Mô hình Freundlich có (n = 1.119 > 1), KF =0.6243 Ngoài ra, từ phương trình Langmuir tính toán dung lượng hấp phụ MB vật liệu vào cỡ 20,84 mg.g-1 KL = 0.0293 (L.g-1) 69 Bảng III Các thông số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Vật liệu Co hấp phụ (mg/L) FeC12 Ce/qe lgCe (g/L) (mg/L) 3.8297 2.01179 0.88675 3.7605 2.0787 1.809 0.575246 0.317792 2.4893 1.4182 1.7552 0.396077 0.151737 1.8692 1.07698 1.7364 0.271656 0.032006 Ce (mg/L) qe (mg/g) 15 7.046 (a) 2.0 lg qe (mg/g) Ce/qe (g/L) 1.8 0.583165 (b) 0.6 Ce/qe=1.6378+0.048Ce R2=0.97881 lgqe (mg/g) lg qe= -0.20458+0.89355 lg Ce R2=0.999 0.4 0.2 0.0 0.0 0.2 Ce (mg/L) 0.4 0.6 0.8 1.0 lg Ce (mg/L) Hình III 14 Đường hấp phụ đẳng nhiệt (a) Langmuir (b) Freundlich MB lên vật liệu FeC12 Như vậy, để trình hấp phụ MB đạt hiệu suất dung lượng hấp phụ cao điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ tiến hành pH=7-8 thời gian 40 phút, nhiệt độ hấp phụ khoảng 50 C vật liệu FeC12 có khả hấp phụ tốt FeC11 Kết cho thấy vật liệu có khả ứng dụng để sử lý nước thải có nhiễm chất màu So với nhiều loại vật liệu hấp phụ MB hay chất màu hữu công bố dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu lai tạo Fe3O4/C tốt vật liệu sở sử dụng hạt nano từ tính Fe3O4 MnO2 Poly(3,4-propylenedioxythiophene)/MnO composites hay magnetic graphene/calcium alginate (G-Fe3O4/CA) vật liệu Fe3O4/C chế tạo có dung lượng hấp phụ MB thấp CS/Fe3O4/GO OMWCNT-Fe3O4 (bảng III.8) Tuy nhiên so với vật liệu sử dụng graphen oxit/graphen (như 70 CS/Fe3O4/GO) hay ống cacbon nanotube (như OMWCNT-Fe3O4) vật liệu Fe3O4/C luận văn có cách chế tạo đơn giản nhiều khả ứng dụng có triển vọng tốt Bảng III So sánh kết nghiên cứu với kết công bố Dung lượng hấp phụ cực đại: qm (mg/g) 20.84 Công trình Poly(3,4-propylenedioxythiophene)/ MnO2 composites 13.94 [30] CS/Fe3O4/GO 30.1 [34] Loại vật liệu Fe3O4/C Tài liệu tham khảo Magnetic graphene/calcium alginate (G- 17.27 20 °C; 37.04 Fe3O4/CA) 30 °C; 51.6 40 °C [25] OMWCNT-Fe3O4 41.5 [27] Fe3O4/C core-shell nanoparrticle 44.35 [41] 3.4 Khả thu hồi tái sinh vật liệu hấp phụ Fe3O4/C Hình III 15 Thu hồi Fe3O4/C nam châm Hình ảnh trình hấp phụ thu hồi Fe3O4/C nam châm thể hình III.15 Sau hạt Fe3O4/C giữ nam châm, dung dịch MB sau hấp phụ s hút lại Fe3O4/C sau tiến hành tái sinh Khả tái sinh thông số quan trọng chất hấp phụ để đánh giá khả ứng 71 dụng thực tế Quá trình giải hấp phụ thực cách cho axeton để nhả MB bề mặt vật liệu sau, MB s vào dung dịch axeton, nhờ bề mặt Fe3O4/C s tái sinh tái sử dụng Hình III.16 thấy biến đổi hiệu suất hấp phụ theo số lần tái chế So sánh hiệu loại bỏ chu kỳ khoảng 91% giảm xuống 82,98% lần thứ sáu, cho thấy vật liệu tái chế lần trở lên Bảng III Các thông số trình tái chế Fe3O4/C A 0.879 0.1184 0.1371 0.1382 0.1642 0.1826 0.1854 MB Lần Lần Lần Lần Lần Lần C (mg/L) 4.336498 0.39036 0.487379 0.493086 0.627979 0.723442 0.737968 H (%) 90.99828 88.76101 88.6279 85.51876 83.31738 82.98239 100 80 H (%) 60 40 20 Number of cycles Hình III 16 Hi u su t loại b MB mẫu theo số lần tái chế 3.5 Khả hấp phụ chất màu nƣớc thải dệt nhuộm Để nghiên cứu tiềm ứng dụng vật liệu Fe3O4/C Chúng tiến hành thí nghiệm với mẫu nước thải dệt nhuộm có màu xanh nhà máy dệt 72 Hanosimex, thu phổ UV-vis mẫu nước thải trước sau thử nghiệm (Hình III.17) Ta thấy màu xanh ban đầu mẫu nước thải bị Trên phổ UV-Vis ta thấy mẫu nước thải chưa xử lý xuất pic cực đại, mẫu nước thải sau cho FeC12 vào 10 phút 50 C pH = ta thấy phổ UVVis đường thẳng Điều chứng minh vật liệu Fe3O4/C hấp phụ màu nước thải Tuy vậy, màu nước sau xử lý không suốt dung dịch MB pha nước (hoặc nước cất) có l ba nguyên nhân: (i) thứ chất màu bị phân hủy phần trước hấp phụ; (ii) nước thải có chứa ion kim loại khác nên chất màu bị oxi hóa phần gây màu vàng nhạt dung dịch sau hấp phụ Hai nguyên nhân đề phổ UV-vis dung dịch nước thải đám phổ với nhiều pic cực đại Và nguyên nhân thứ ba (iii) có l chất màu mẫu nước thải MB là chất màu khác Tuy nhiên, màu xanh biến chứng tỏ Fe3O4/C hấp phụ chất màu mẫu nước thải thực cách thành công vật liệu chế tạo có triển vọng ứng dụng xử lý chất màu 0.7 (b) 10 0.6 Absorbance/ a.u 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 500 550 600 650 700 750 800 Wavelength/ nm Hình III 17 (a) Hình ảnh mẫu nước thải, (b) Phổ UV-Vis mẫu nước thải trước sau xử lý 73 KẾT LUẬN Qua trình thực nghiệm nghiên cứu chế tạo vật liệu Fe3O4/C nanocomposit có cấu trúc lõi võ ứng dụng để hấp phụ chất màu hữu đại diện chất màu methylene xanh, luận văn thu kết sau đây: Chế tạo thành công vật liệu Fe3O4/C nanocomposit hạt nano hình cầu với lõi Fe3O4 vỏ lớp cacbon vô định hình, phương pháp thủy nhiệt Đã sử dụng phương pháp hóa lý nghiên cứu đặc trưng vật liệu Fe3O4/C nanocomposit chế tạo được, gồm phương pháp phân tích XRD đo TEM khẳng định hạt Fe3O4/C nanocomposit điều chế phương pháp thủy nhiệt có kích thước nano khoảng 11-14 nm với vỏ cacbon vô định hình dày khoảng 2-3 nm Độ từ hóa bão hòa mẫu Fe3O4 70 emu/g, mẫu FeC11 57.91, FeC12 42.96 emu/g FeC13 30.221 emu/g cho thấy lớp vỏ cacbon dày độ từ bão hòa giảm Phổ FT-IR cho thấy có nhóm chức COOH hình thành bề mặt vật liệu Fe3O4/C nanocomposit cho phép chúng có khả hấp phụ chất màu hữu gốc cation Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến trình hấp phụ MB Fe3O4/C Thực nghiệm dẫn đến điều kiện hấp phụ tối ưu pH=7-8, nhiệt độ 50 C, thời gian hấp phụ 40 phút Kết nghiên cứu động học: -Khảo sát trình hấp phụ theo mô hình Langmuir Freundlich kết luận trình hấp phụ MB Fe3O4/C phù hợp với mô hình Freundlich Langmuir thu dung lượng hấp phụ cực đại FeC12 20.84 mg/g - Phương trình động học bậc bậc để nghiên cứu chế hấp phụ Kết thực nghiệm kết luận mô hình động học phù hợp với phương trình động học bậc Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Fe3O4/C vào hấp phụ chất màu hữu xúc tác quang 74 CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Hoang V Tran, Lieu T Bui, Thuy T Dinh, Dang H Le, Chinh D Huynh and Anh X Trinh (2017) Graphene oxide/Fe3O4/chitosan nanocomposite: a recoverable and recyclable adsorbent for organic dyes removal Application to methylene blue, Materials Research Express, Volume 4, Number 3, 035701 Bùi Thị Liễu, Trần Ngọc Quang, Trần Lan Anh, Trần Vĩnh Hoàng, Lê Hải Đăng, Nguyễn Đình Khôi (2017), Tổng hợp vật liệu Fe3O4/C nanocomposite có cấu trúc lõi vỏ ứng dụng việc loại bỏ xanh methylene, Tạp chí Hóa học, Đã chấp nhận đăng 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước thải, NXB thống kê, Hà Nội Nguyễn Hữu Đức, Trần Mậu Danh, and Trần Thị Dung (2007), Chế tạo nghiên cứu tính chất từ hạt nano Fe3O4 ứng dụng y sinh, NXB ĐHQGHN, Hà Nội Huỳnh Trường Giang (2013), Xanh methylene - thông tin cho người nuôi trồng thủy sản, UV -Vietnam Nguyễn Hoàng Hải (2010), chế tạo ứng dụng hạt nano oxit sắt từ tính Vietsciences- Dạ Trạch Hoàng Nhâm (2003), Hóa học vô cơ, Vol 3, NXB Giáo Dục, Hà Nội Trần Văn Nhân and Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình công nghệ xử lí nước thải, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Hữu Phú (2006), Hóa lý hóa keo, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Ngọc Phú (2004), Nghiên cứu thiết kế mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ kết hợp ozon hóa quy mô bán thực địa, luận văn thạc sĩ khoa học môi trường, trường ĐHKHTN-ĐHQGHN, Hà Nội Nguyễn Phú Thùy (2003), Vật lí tượng từ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội 10 Cao Hữu Trượng and PTS Hoàng Thị Lĩnh (1995), Hóa học thuốc nhuộm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 11 Phạm Văn Tường (1998), Vật liệu vô cơ, Đại học Khoa Học tự nhiênĐHQGHN, Hà Nội 12 A Millan, A Urtizberea, NJO Silva, F Palacio, VS Amaral, E Snoeck, and V Serin (2007), "Surface effects in maghemite nanoparticles", Journal of magnetism and magnetic materials, 312 (1), pp L5-L9 13 Adriana Miclescu and Lars Wiklund (2010), "Methylene blue, an old drug with new indications", Jurnalul Roman de Anestezie Terapie Intaensiva, 17 (1), pp 35-41 14 Alexander A Balandin, Suchismita Ghosh, Wenzhong Bao, Irene Calizo, Desalegne Teweldebrhan, Feng Miao, and Chun Ning Lau 76 (2008), "Superior thermal conductivity of single-layer graphene", Nano letters, (3), pp 902-907 15 D Robati, B Mirza, R Ghazisaeidi, M Rajabi, O Moradi, I Tyagi, Shilpi Agarwal, and Vinod Kumar Gupta (2016), "Adsorption behavior of methylene blue dye on nanocomposite multi-walled carbon nanotube functionalized thiol (MWCNT-SH) as new adsorbent", Journal of Molecular Liquids, 216, pp 830-835 16 Dong Chen, Yizang Zeng, Yubin Zeng, Fan Zhang, and Mian Wang (2016), "Removal of methylene blue and mechanism on magnetic γFe2O3/SiO2 nanocomposite from aqueous solution", Water Resources and Industry, 15, pp 1-13 17 Gang Liu, Quan Deng, Huimin Wang, Shenghong Kang, Yong Yang, Dickon HL Ng, Weiping Cai, and Guozhong Wang (2012), "Synthesis and Characterization of Nanostructured Fe 3O4 Micron‐Spheres and Their Application in Removing Toxic Cr Ions from Polluted Water", Chemistry–A European Journal, 18 (42), pp 13418-13426 18 Guoqiang Xie, Pinxian Xi, Hongyan Liu, Fengjuan Chen, Liang Huang, Yanjun Shi, Fengping Hou, Zhengzhi Zeng, Changwei Shao, and Jun Wang (2012), "A facile chemical method to produce superparamagnetic graphene oxide–Fe3O4 hybrid composite and its application in the removal of dyes from aqueous solution", Journal of Materials Chemistry, 22 (3), pp 1033-1039 19 Jun Cheng, Shao Ming Yu, and Peng Zuo (2006), "Horseradish peroxidase immobilized on aluminum-pillared interlayered clay for the catalytic oxidation of phenolic wastewater", Water Research, 40 (2), pp 283-290 20 Jun Pu, Ling Shen, Shiyu Zhu, Jie Wang, Wu Wang, and Zhenghua Wang (2014), "Fe3O4@ C core–shell microspheres: synthesis, characterization, and application as supercapacitor electrodes", Journal of Solid State Electrochemistry, 18 (4), pp 1067-1076 21 Khadija Allam, Abdeslam El Bouari, Bouchra Belhorma, and Lahcen Bih (2016), "Removal of Methylene Blue from Water Using Hydroxyapatite Submitted to Microwave Irradiation", Journal of Water Resource and Protection, (03), pp 358 22 Li Wang and Aiqin Wang (2007), "Adsorption characteristics of Congo Red onto the chitosan/montmorillonite nanocomposite", Journal of Hazardous Materials, 147 (3), pp 979-985 77 23 Marcela Stoia, Cornelia Păcurariu, Roxana Istratie, and Daniel Nižňanský (2015), "Solvothermal synthesis of magnetic Fe xOy/C nanocomposites used as adsorbents for the removal of methylene blue from wastewater", Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 121 (3), pp 989-1001 24 Martina Koneracká, P Kopčanský, M Antalık, M Timko, CN Ramchand, D Lobo, RV Mehta, and RV Upadhyay (1999), "Immobilization of proteins and enzymes to fine magnetic particles", Journal of magnetism and magnetic materials, 201 (1), pp 427-430 25 Na Song, Xi-Lin Wu, Shuxian Zhong, Hongjun Lin, and Jian-Rong Chen (2015), "Biocompatible G-Fe3O4/CA nanocomposites for the removal of Methylene Blue", Journal of Molecular Liquids, 212, pp 63-69 26 Naowarat Seesod, Pornthip Nopparat, Anders Hedrum, Anthony Holder, Sodsri Thaithong, Mathias Uhlen, and Joakim Lundeberg (1997), "An integrated system using immunomagnetic separation, polymerase chain reaction, and colorimetric detection for diagnosis of Plasmodium falciparum", The American journal of tropical medicine and hygiene, 56 (3), pp 322-328 27 Osman Duman, Sibel Tunç, Tülin Gürkan Polat, and Bahar Kancı Bozoğlan (2016), "Synthesis of magnetic oxidized multiwalled carbon nanotube-κ-carrageenan-Fe3O4 nanocomposite adsorbent and its application in cationic Methylene Blue dye adsorption", Carbohydrate polymers, 147, pp 79-88 28 Paul A Liberti, Chandra G Rao, and Leon WMM Terstappen (2001), "Optimization of ferrofluids and protocols for the enrichment of breast tumor cells in blood", Journal of magnetism and magnetic materials, 225 (1), pp 301-307 29 Ruihan Wu, Jia-Hui Liu, Lianqin Zhao, Xiaoliang Zhang, Jingru Xie, Baowei Yu, Xinlei Ma, Sheng-Tao Yang, Haifang Wang, and Yuanfang Liu (2014), "Hydrothermal preparation of magnetic Fe3O4@C nanoparticles for dye adsorption", Journal of Environmental Chemical Engineering, (2), pp 907-913 30 Ruxangul Jamal, Li Zhang, Minchao Wang, Qin Zhao, and Tursun Abdiryim (2016), "Synthesis of poly (3, 4propylenedioxythiophene)/MnO2 composites and their applications in the adsorptive removal of methylene blue", Progress in Natural Science: Materials International, 26 (1), pp 32-40 78 31 RV Mehta, RV Upadhyay, SW Charles, and CN Ramchand (1997), "Direct binding of protein to magnetic particles", Biotechnology Techniques, 11 (7), pp 493-496 32 Ting Wang, Xiaoying Jin, Zuliang Chen, Mallavarapu Megharaj, and Ravendra Naidu (2014), "Simultaneous removal of Pb (II) and Cr (III) by magnetite nanoparticles using various synthesis conditions", Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20 (5), pp 35433549 33 Tong Wu, Yun Liu, Xiang Zeng, Tingting Cui, Yanting Zhao, Yana Li, and Guoxiu Tong (2016), "Facile hydrothermal synthesis of Fe3O4/C core–shell nanorings for efficient low-frequency microwave absorption", ACS applied materials & interfaces, (11), pp 73707380 34 Tran V Hoang, Bui T Lieu, Dinh T Thuy, Le H Dang, Huynh D Chinh, and Trinh X Anh (2017), "Graphene oxide/Fe 3O4/chitosan nanocomposite: a recoverable and recyclable adsorbent for organic dyes removal Application to methylene blue", Materials Research Express, (3), pp 035701 35 Wenlin Zhang, Lian Ying Zhang, Xi Juan Zhao, and Zhiqin Zhou (2016), "Citrus pectin derived ultrasmall Fe 3O4@ C nanoparticles as a high-performance adsorbent toward removal of methylene blue", Journal of Molecular Liquids, 222, pp 995-1002 36 Wolf-K Hofmann, Sven de Vos, Martina Komor, Dieter Hoelzer, William Wachsman, and H Phillip Koeffler (2002), "Characterization of gene expression of CD34+ cells from normal and myelodysplastic bone marrow", Blood, 100 (10), pp 3553-3560 37 Xiaolei Bao, Zhimin Qiang, Jih-Hsing Chang, Weiwei Ben, and Jiuhui Qu (2014), "Synthesis of carbon-coated magnetic nanocomposite (Fe3O4@C) and its application for sulfonamide antibiotics removal from water", Journal of Environmental Sciences, 26 (5), pp 962-969 38 Yan Wei, Bing Han, Xiaoyang Hu, Yuanhua Lin, Xinzhi Wang, and Xuliang Deng (2012), "Synthesis of Fe 3O4 nanoparticles and their magnetic properties", Procedia Engineering, 27, pp 632-637 39 Yang Si, Tao Ren, Bin Ding, Jianyong Yu, and Gang Sun (2012), "Synthesis of mesoporous magnetic Fe 3O4@ carbon nanofibers 79 utilizing in situ polymerized polybenzoxazine for water purification", Journal of Materials Chemistry, 22 (11), pp 4619-4622 40 Zhen Xiao, Yang Xia, Zhaohui Ren, Zhenya Liu, Gang Xu, Chunying Chao, Xiang Li, Ge Shen, and Gaorong Han (2012), "Facile synthesis of single-crystalline mesoporous α-Fe2O3 and Fe3O4 nanorods as anode materials for lithium-ion batteries", Journal of Materials Chemistry, 22 (38), pp 20566-20573 41 Zhengyong Zhang and Jilie Kong (2011), "Novel magnetic Fe 3O4@C nanoparticles as adsorbents for removal of organic dyes from aqueous solution", Journal of hazardous materials, 193, pp 325-329 42 Ziyuan Zhou, Wenhe Xie, Suyuan Li, Xinyu Jiang, Deyan He, Shanglong Peng, and Fei Ma (2015), "Facile synthesis of porous Fe3O4@C nanospheres as high-performance anode for lithium-ion battery", Journal of Solid State Electrochemistry, 19 (4), pp 12111215 80