NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ Pb2+ , As5+ TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU KHUNG CƠ KIM VỚI PHỐI TỬ AXIT BENZENTRICACBOXYLIC

MỤC LỤC MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .......................................................................................3 1.1.Tổng quan về đối tượng nghiên cứu. ....................................................................3 1.1.1. Giới thiệu chung về vật liệu khung cơ kim MOFs (Metal – Organic Frameworks) ...............................................................................................................3 1.1.2. Giới thiệu vật liệu MIL100(Fe) .......................................................................5 1.1.3. Giới thiệu vật liệu MOF199.............................................................................7 1.1.4. Thực trạng ô nhiễm kim loại nặng ....................................................................9 1.2. Tổng quan về phương pháp nghiên cứu.............................................................12 1.2.1. Các phương pháp tổng hợp vật liệu MOFs .....................................................12 1.2.2. Phương pháp xác định đặc trưng vật liệu........................................................14 2.1. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................17 2.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................17 2.3. Thực nghiệm ......................................................................................................18 2.3.1. Hóa chất ..........................................................................................................18 2.3.2. Dụng cụ, thiết bị..............................................................................................18 2.3.3. Tổng hợp vật liệu khung cơ kim. ....................................................................19 2.3.4. Xác định đặc trưng vật liệu .............................................................................20 2.3.5. Khảo sát khả năng hấp phụ Pb2+ , As5+ của vật liệu MIL100 (Fe) và MOF 199 bằng mẫu giả định ..............................................................................................20 2.3.6. Xác định dung lượng hấp phụ Pb2+, As5+ cực đại của vật liệu MIL100 (Fe) hoặc vật liệu MOF199 .............................................................................................21 2.3.7. Thử nghiệm hiệu quả xử lý mẫu môi trường của vật liệu MIL100(Fe) và MOF199...................................................................................................................23 2.3.8. Xác định nồng độ Pb2+ , As5+ trước và sau khi xử lý. .....................................19 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................26 3.1. Kết quả tổng hợp vật liệu MIL100(Fe).............................................................26 3.1.1. Hình thái bề ngoài của vật liệu MIL100(Fe) .................................................26 3.1.2. Đánh giá đặc trưng vật liệu MIL100 (Fe).....................................................26 3.2. Kết quả tổng hợp vật liệu MOF199. .................................................................28 3.2.1. Hình thái bề ngoài của vật liệu MOF199.......................................................28 3.2.2. Đánh giá đặc trưng vật liệu MOF199 ............................................................29 3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ xử lý Pb2+........................................................................................................................313.3.1. Khảo sát khả năng hấp phụ Pb2+ của vật liệu MIL100 (Fe) và MOF199 ở thời gian khác nhau ...................................................................................................31 3.3.2. Khảo sát khả năng hấp phụ Pb2+ của vật liệu MOF199 ở các nồng độ khác nhau ...........................................................................................................................33 3.4.1. Khảo sát khả năng hấp phụ As5+ của vật liệu MIL100 (Fe) và MOF199 ở thời gian khác nhau ...................................................................................................38 3.4.2. Khảo sát khả năng hấp phụ As5+ của vật liệu MIL100 (Fe) ở pH khác nhau40 3.4.3. Khảo sát khả năng hấp phụ As5+ của vật liệu MIL100 (Fe) ở nồng độ khác nhau ...........................................................................................................................42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................46 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................47

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG BÙI THỊ XUÂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ Pb2+, As5+ TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU KHUNG CƠ KIM VỚI PHỐI TỬ AXIT BENZENTRICACBOXYLIC HÀ NỘI - 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG BÙI THỊ XUÂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ Pb2+, As5+ TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU KHUNG CƠ KIM VỚI PHỐI TỬ AXIT BENZENTRICACBOXYLIC Ngành: Công nghệ kỹ thuật môi trường Mã ngành: 52 51 04 06 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN THỊ HOÀI PHƯƠNG ThS TRỊNH KIM YẾN HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Khoa Môi trường, Phòng, Ban Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới ThS.Trịnh Kim Yến, TS Nguyễn Thị Hoài Phương, người tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ trình nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn anh, chị Viện Hóa học – Vật liệu thầy, cô cán quản lý Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường – Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ trình thực nghiệm, chia sẻ kinh nghiệm làm việc Ngoài ra, muốn gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ trình nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội, ngày tháng Sinh viên Bùi Thị Xuân năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp công trình nghiên cứu thực cá nhân tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu đồ án trung thực, cá nhân tiến hành thực nghiệm Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Sinh viên Bùi Thị Xuân MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .3 1.1.Tổng quan đối tượng nghiên cứu 1.1.1 Giới thiệu chung vật liệu khung kim - MOFs (Metal – Organic Frameworks) .3 1.1.2 Giới thiệu vật liệu MIL-100(Fe) .5 1.1.3 Giới thiệu vật liệu MOF-199 1.1.4 Thực trạng ô nhiễm kim loại nặng 1.2 Tổng quan phương pháp nghiên cứu 12 1.2.1 Các phương pháp tổng hợp vật liệu MOFs .12 1.2.2 Phương pháp xác định đặc trưng vật liệu 14 2.1 Đối tượng nghiên cứu .17 2.2 Phương pháp nghiên cứu 17 2.3 Thực nghiệm 18 2.3.1 Hóa chất 18 2.3.2 Dụng cụ, thiết bị 18 2.3.3 Tổng hợp vật liệu khung kim 19 2.3.4 Xác định đặc trưng vật liệu .20 2.3.5 Khảo sát khả hấp phụ Pb2+ , As5+ vật liệu MIL-100 (Fe) MOF199 mẫu giả định 20 2.3.6 Xác định dung lượng hấp phụ Pb2+, As5+ cực đại vật liệu MIL-100 (Fe) vật liệu MOF-199 21 2.3.7 Thử nghiệm hiệu xử lý mẫu môi trường vật liệu MIL-100(Fe) MOF-199 23 2.3.8 Xác định nồng độ Pb2+ , As5+ trước sau xử lý 19 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 3.1 Kết tổng hợp vật liệu MIL-100(Fe) 26 3.1.1 Hình thái bề vật liệu MIL-100(Fe) 26 3.1.2 Đánh giá đặc trưng vật liệu MIL-100 (Fe) .26 3.2 Kết tổng hợp vật liệu MOF-199 .28 3.2.1 Hình thái bề vật liệu MOF-199 .28 3.2.2 Đánh giá đặc trưng vật liệu MOF-199 29 3.3 Khảo sát khả hấp phụ yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ xử lý Pb2+ 31 3.3.1 Khảo sát khả hấp phụ Pb2+ vật liệu MIL-100 (Fe) MOF-199 thời gian khác 31 3.3.2 Khảo sát khả hấp phụ Pb2+ vật liệu MOF-199 nồng độ khác 33 3.4.1 Khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MIL-100 (Fe) MOF-199 thời gian khác 38 3.4.2 Khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MIL-100 (Fe) pH khác 40 3.4.3 Khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MIL-100 (Fe) nồng độ khác 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DMF N,N-dimetylmethanamide H3BTC MIL 1,3,5- benzenetricacboxylic Materials of Institute Lavoisier ( Vật liệu viện Lavoisier) MOFs Vật liệu khung kimloại – hữu (Metal – Organic Frameworks) Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy) SEM SBU Các đơn vị cấu trúc thứ cấp ( Secondary Building Units) XRD Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction) BET Brunauer Emmett Teller DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Bảng lập đường chuẩn xác định nồng độ Pb2+ 25 Bảng 3.1 Kết khảo sát khả hấp phụ Pb2+ vật liệu MOF-199 MIL100(Fe) thời gian 120 phút 480 phút .32 Bảng 3.2 Kết khảo sát khả hấp phụ Pb2+ vật liệu MOF-199 thời gian khác 32 Bảng 3.3 Kết khảo sát khả hấp phụ Pb2+ vật liệu MOF-199 nồng độ khác 34 Bảng 3.4 Kết khảo sát hấp phụ Pb2+ theo pH vật liệu MOF-199 .35 Bảng 3.5 Kết khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại Pb2+ vật liệu MOF-199 36 Bảng 3.6 Kết thử nghiệm mẫu môi trường 38 Bảng 3.7 Kết khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MOF-199 MIL100(Fe) thời gian 120 phút 480 phút .39 Bảng 3.8 Kết khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MIL-100(Fe) thời gian khác 39 Bảng 3.9 Kết khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu vật liệu MIL100(Fe) 41 Bảng 3.10 Kết khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MIL-100(Fe) 42 Bảng 3.11: Kết khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu MIL-100(Fe) 43 Bảng 3.12 Kết thử nghiệm mẫu môi trường 44 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc khung vật liệu khung kim Hình 1.2 Một số cấu trúc MOFs với kim loại phối tử khác Hình 1.3 Vật liệu MIL-100(Fe) Hình 1.4: Cấu trúc vật liệu MOF-199 (Cu3(BTC)2) Hình 1.5: Sự tạo thành MOF-199 từ đơn vị cấu trúc Cu2(CO2)4 hình bát diện liên kết với phối tử BTC Hình 1.6 : Sơ đồ tổng hợp cấu trúc vật liệu MOF-199 Hình 1.7: Bình phản ứng thủy nhiệt 13 Hình 1.8: Sơ đồ tổng hợp Cu3(BTC)2 phương pháp hồi lưu 14 Hình 2.1 Bình phản ứng autoclave 19 Hình 2.2: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Hình 2.3: Đồ thị mối quan hệ Ccb/q Ccb 23 Hình 3.1 Vật liệu MIL-100(Fe) 26 Hình 3.2 Ảnh chụp SEM vật liệu 27 Hình 3.3 Hình ảnh đo BET vật liệu MIL-100(Fe) 28 Hình 3.4 Vật liệu MOF-199 .29 Hình 3.5: Giản đồ XRD vật liệu MOF-199 29 Hình 3.6 Hình chụp SEM vật liệu MOF-199 30 Hình 3.7 Hình ảnh đo BET vật liệu MOF-199 31 Hình 3.8 Biểu đồ biểu diễn khả hấp phụ Pb2+ theo thời gian vật liệu MOF-199 33 Hình 3.9 Biểu đồ thể khả hấp phụ Pb2+ theo nồng độ khác vật liệu MOF-199 34 Hình 3.10 Biểu đồ thể khả hấp phụ As5+ theo pH vật liệu MIL100(Fe) 35 Hình 3.11: Đường đẳng nhiệt Langmuir vật liệu MOF-199 hấp phụ Pb2+ 37 Hình 3.12: Đồ thị mối quan hệ Ct/q Ct vật liệu MOF-199 37 Hình 3.13 Biểu đồ biểu diễn khả hấp phụ As5+ theo thời gian vật liệu MIL-100(Fe) .40 Hình 3.14 Biểu đồ biểu diễn khả hấp phụ As5+ theo pH vật liệu MIL100(Fe) 41 Hình 3.15 Biểu đồ biểu diễn khả hấp phụ As5+ theo nồng độ vật liệu MIL100(Fe) 42 Hình 3.16: Đồ thị mối quan hệ Ct/q Ct vật liệu MIL-100(Fe) .44 3.3.5 Kết thử nghiệm hiệu xử lý Pb2+ mẫu môi trường Kết khảo sát mẫu môi trường tổng hợp trình bày bảng 3.6 Bảng 3.6 Kết thử nghiệm mẫu môi trường Mẫu Nước thải Nồng độ Pb2+ ban đầu (mg/l) 17,392 Nồng độ Pb2+ sau xử lý (mg/l) Lần Lần Lần Trung bình 6,012 5,673 5,728 5,804 Hiệu xử lý (%) 66,63% Từ bảng kết hiệu suất xử lý mẫu môi trường vật liệu MOF-199 đạt hiệu suất 66,63 % , hiệu suất so với mẫu giả định (đạt đến 86%) mẫu chứa nhiều thành phần khác ngăn cản trình xử lý Pb2+ So sánh với QCVN 40:2011/BTNMT – quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp, thấy hàm lượng Pb2+ nước thải sau xử lý vật liệu MOF-199 5,804 mg/l>0,5 mg/l vượt quy chuẩn 11,608 lần Với hàm lượng Pb2+ cao mẫu môi trường cần kết hợp thêm phương pháp khác để nước thải sau xử lý có hàm lượng thấp so với QCVN 40:2011/BTNMT - quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp 3.4 Khảo sát khả hấp phụ yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ xử lý As5+ 3.4.1 Khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MIL-100 (Fe) MOF-199 thời gian khác Khảo sát khoảng thời gian giới hạn giới hạn là: 120 phút 480 phút Kết thể bảng 3.7: 38 Bảng 3.7 Kết khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MOF-199 MIL-100(Fe) thời gian 120 phút 480 phút Vật liệu MIL-100(Fe) Thời gian khảo sát (phút) 120 MOF-199 480 Nồng độ As5+ ban đầu (mg/l) 120 480 1,012 Nồng độ As5+ sau xử lý (mg/l) 0,131 0,107 0,582 0,673 Hiệu suất (%) 85,05 89,42 42,5 33,5 Từ bảng 3.7 ta thấy: - Trong thời gian khảo sát 120 phút 480 phút: tăng thời gian hấp phụ khả hấp phụ vật liệu MIL-100(Fe) tăng, khả hấp phụ vật liệu MOF-199 giảm xuống; - Vật liệu MIL-100(Fe) hấp phụ As5+ tốt vật liệu MOF-199, hiệu suất hấp phụ vật liệu MIL-100(Fe) cao đạt 89,42%, ngược lại hiệu suất hấp phụ vật liệu MOF-199 cao đạt 42,5%; Từ kết lựa chọn vật liệu MIL-100(Fe) để hấp phụ As5+ , lựa chọn thời gian khảo sát 60 phút, 240 phút, 600 phút Kết khảo sát hấp phụ thể qua bảng 3.8 Bảng 3.8 Kết khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MIL-100(Fe) thời gian khác Nồng độ As5+ sau xử lý (mg/l) Hiệu suất hấp phụ (%) 60 0,298 70,55 120 0,131 87,05 240 0,120 88,14 480 0,107 89,42 600 0,326 67,78 STT Thời gian hấp phụ (phút) Nồng độ As5+ ban đầu (mg/l) 1,012 39 Hình 3.14 Biểu đồ biểu diễn khả hấp phụ As5+ theo thời gian vật liệu MIL-100(Fe) Từ bảng 3.8 hình 3.14 ta thấy: - Hiệu suất hấp phụ vật liệu MIL-100(Fe) tăng dần theo thời gian từ 60 phút đến 480 phút, sau 120 phút hiệu suất hấp phụ giảm xuống từ 89,42% xuống 67,78% Nguyên nhân giảm hiệu suất hấp phụ thời điểm cân hấp phụ tốc độ hấp phụ tố độ di chuyển ngược trở lại dung dịch (giải hấp), sau khoảng thời gian sảy trình giải hấp phụ vật liệu, dẫn đến hiệu suất giảm Từ kết thu thời gian 120 phút, 240 phút 480 phút hiệu suất hấp phụ không dao động nhiều, để thuận tiện cho trình nghiên cứu, lựa chọn thời gian 120 phút thời gian tối ưu để thực thí nghiệm sau 3.4.2 Khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MIL-100 (Fe) pH khác Từ thí nghiệm mục 3.4.1, lựa chọn thời gian khảo sát vật liệu hấp phụ, tiến hành khảo sát pH, kết thể bảng 3.9: 40 Bảng 3.9 Kết khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MIL-100(Fe) với pH thay đổi từ đến 10 STT pH Nồng độ As5+ ban đầu Nồng độ As5+ sau xử lý (mg/l) Hiệu suất hấp phụ (%) 3,03 0,224 77,86 5,72 0,131 87,05 7,23 0,139 85,24 8,91 0,158 84,38 10,74 0,299 70,45 1,012 Hình 3.15 Biểu đồ biểu diễn khả hấp phụ As5+ theo pH vật liệu MIL-100(Fe) Từ bảng 3.9 hình 3.15 ta thấy: - Việc thay đổi điều kiện pH 3,02- 8,91 không làm ảnh hưởng đến khả hấp phụ cuả vật liệu Tại điều kiện pH thấp 5,72 dung lượng hấp phụ có hiệu suất đạt 87,05% - Tại pH = 10,74 dung lượng hấp phụ giảm 70,45 % 41 Do pH 5,72 7,23 hiệu suất hấp phụ đạt 85% chênh lệch nhiều, doa lựa chọn khoảng pH từ 5,72 đến 7,23 điểm tối ưu để hấp phụ tiến hành thí nghiệm 3.4.3 Khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MIL-100 (Fe) nồng độ khác Tiến hành khảo sát nồng độ hấp phụ, với điều kiện thời gian, pH lựa chọn từ mục 3.3.1 3.3.2, kết khảo sát thể bảng 3.10: Bảng 3.10 Kết khảo sát khả hấp phụ As5+ vật liệu MIL-100(Fe) với nồng độ khác STT Nồng độ As5+ ban đầu (mg/l) Nồng độ As5+ sau xử lý (mg/l) Hiệu suất hấp phụ (%) 1,012 0,131 87,05 2,023 0,220 89,123 4,104 1,015 75,27 5,015 1,629 67,52 10,213 4,489 56,05 Hình 3.16 Biểu đồ biểu diễn khả hấp phụ As5+ theo nồng độ vật liệu MIL-100(Fe) 42 Từ bảng 3.10 hình 3.16 ta thấy: - Trong khoảng nồng độ ban đầu nghiên cứu 1– mg/l, nồng độ ban đầu As5+ ảnh hưởng lớn đến khả hấp phụ vật liệu; - Vật liệu hấp phụ tốt nồng độ mg/l hiệu suất đạt 89,13% Nồng độ As5+ ban đầu cao hiệu hấp phụ giảm trình hấp phụ bão hòa lượng As5+ lại dung dịch chưa hấp phụ dung dịch có nồng độ cao lớn 3.4.4 Kết dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu MIL-100 Kết khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu MIL-100(Fe) thể bảng 3.11, hình 3.16 3.17 sau: Bảng 3.11: Kết khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu MIL-100(Fe) Nồng độ As5+ sau xử lý Ct (mg/l) Dung lượng hấp phụ q (mg/g) Ct/q STT Nồng độ As5+ ban đầu Co (mg/l) 1,012 0,131 4,405 0,029 2,023 0,220 9,015 0,024 4,104 1,015 15,445 0,066 5,015 1,629 16,93 0,096 10,213 4,489 28,62 0,157 Hình 3.17: Đường đẳng nhiệt Langmuir vật liệu MIL-100(Fe) 43 Hình 3.18: Đồ thị mối quan hệ Ct/q Ct vật liệu Mil-100(Fe) Từ đồ thị ta tính dung lượng hấp phụ As5+cực đại vật liệu MIL100(Fe) sau: Kết cho thấy, với 1g vật liệu MIL-100(Fe) hấp phụ tối đa 33.33 mg As5+ môi trường nước 3.5.5 Kết thử nghiệm hiệu xử lý As5+ mẫu môi trường vật liệu MIL-100(Fe) Kết khảo sát mẫu môi trường tổng hợp trình bày bảng 3.12 Bảng 3.12 Kết thử nghiệm mẫu môi trường Mẫu Nồng độ As5+ ban đầu (mg/l) Nồng độ As5+ sau xử lý (mg/l) Lần Lần Lần Hiệu xử lý (%) Trung bình Nước 0,8 0,292 0,371 0,195 0,286 64,25% thải Từ bảng kết hiệu suất xử lý mẫu môi trường vật liệu MIL-100(Fe) đạt hiệu suất 64,25 % , hiệu suất so với mẫu giả định (đạt đến 86%) mẫu chứa nhiều thành phần khác ngăn cản trình xử lý As5+ So sánh với QCVN 40:2011/BTNMT – quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp, thấy hàm lượng As5+ nước thải sau xử lý vật liệu MIL100(Fe) 0,286 mg/l>0,1 mg/l vượt quy chuẩn 2,86 lần Với hàm lượng As5+ cao 44 mẫu môi trường cần kết hợp thêm phương pháp khác để nước thải sau xử lý có hàm lượng thấp so với QCVN 40:2011/BTNMT - quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong nghiên cứu này, em tiến hành nghiên cứu tổng hợp vật liệu MIL100 (Fe) vật liệu MOF-199, khảo sát khả hấp phụ Pb2+, As5+ rút kết luận sau: Đã tổng quan tình hình nghiên cứu vật liệu khung kim phương pháp tổng hợp kế thừa phương pháp chế tạo vật liệu MIL-100 (Fe), MOF-199 Chế tạo vật liệu MIL-100(Fe) từ phối tử hữu BTC ion kim loại Fe3+, MOF-199 từ phối tử hữu BTC ion kim loại Cu2+ với độ tinh thể cao Theo kết khảo sát khả hấp phụ ta thấy: - Đối với vật liệu MOF-199 hấp phụ Pb2+: Điều kiện tối ưu sau trình khảo sát thu được: thời gian 120 phút, nồng độ Pb2+ khoảng 20 mg/l, môi trường pH trung tính Vật liệu MOF-199 hấp phụ Pb2+ đạt hiệu suất hấp phụ lên đến 86% tương đối cao - Đối với vật liệu MIL-100(Fe) hấp phụ As5+: Điều kiện tối ưu sau trình khảo sát sau: thời gian 120 phút, nồng độ 1mg/l, môi trường pH từ 5-6, vật liệu MIL-100(Fe) hấp phụ As5+ đạt hiệu suất hấp phụ khoảng 89% - Đã khảo sát khả hấp phụ với mẫu môi trường Áp điều kiện tối ưu mẫu giả định khảo sát để tiến hành xử lý môi trường: + Sử dụng vật liệu MOF-199 xử lý mẫu môi trường, hiệu suất xử lý Pb2+ đạt 66,63% nồng độ 17,392 mg/l, môi trường trung tính, thời gian hấp phụ + Sử dụng vật liệu MIL-100(Fe) xử lý mẫu môi trường, hiệu suất xử lý As5+ đạt 64,25% nồng độ 0,8 mg/l, môi trường trung tính, thời gian hấp phụ KIẾN NGHỊ Với kết đạt cần tiến hành thêm thí nghiệm khác để khai thác tối đa lợi ích từ vật liệu MIL-100(Fe) MOF-199: - Nghiên cứu sâu khả hấp phụ chất hữu độc hại khác kim loại nặng môi trường nước; - Nghiên cứu khả tái sử dụng vật liệu Do hạn chế mặt thời gian nên khóa luận tồn số vấn đề chưa giải được, hy vọng có hội theo đuổi hướng nghiên cứu thời gian tới 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Nguyễn Duy Anh, Nguyễn Thị Hoài Phương, Lã Đức Dương, Đoàn Thị Ngãi (2015), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu MOF Cu3(BTC)2 (MOF-199) phương pháp thủy nhiệt, Tạp chí Hóa Học, T51(1) 13-16 Nguyễn Thị Phương Anh (2007), Giáo trình Độc học môi trường-NXB Đại Học Bách Khoa 2007 Lê Huy Bá (2008), Độc học môi trường bản, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Nguyễn Cường (2016), Môi trường nước đất: nhiều thông số vượt ngưỡng, Báo Tài nguyên Môi trường Nguyễn Thị Lan Hương (2016), Hàm lượng kim loại nặng đất khu vực công nghiệp thuộc thành Hà Nội, Tạp chí khoa học đất, số 26 Phan Thanh Sơn Nam cộng (2012), Vật liệu khung kim (MOFs)- Các ứng dụng từ hấp phụ khí đến xúc tác, Tạp chí Khoa học Công nghệ, 50(6), trang 751-766 Dương Thị Tơ (2014), Khắc phục ô nhiễm chì làng nghề tái chế chì thôn Ðông Mai, Tạp chí Môi trường,số Đặng Thị Quỳnh Lan (2015), Nghiên cứu tổng hợp ứng dụng số vật liệu khung kim loại – hữu cơ, Luận án tiến sĩ hóa học, Trường đại học sư phạm Huế TIẾNG ANH Cheng-Xiong Yang, Chang Liu, Yi-Meng Cao and Xiu-Ping Yan (2014), Metal–organic framework MIL-100(Fe) for artificial kidney application, RSC Adv 4, 40824 10 E.A Tomic (1965), Thermal stability of coordination polymers, Joural of Applied Polymer Science, Vol (11),pp 3745 11 Estelle Soubeyrand-Lenoir, Christelle Vagner, Ji Woong Yoon, Philippe Bazin, Florence Ragon, Young Kyu Hwang, Christian Serre, Jong-San Chang, and Philip L Llewellyn (2012), How Water Fosters a Remarkable 5-Fold Increase in Low-Pressure CO2 Uptake within Mesoporous MIL-100(Fe), Journal of The American Chemical Society 47 12 Felix Jeremisas, Anupam Khutia, Stefan K Henninger and Christoph Janiak (2012), MIL-100(Al,Fe)as water adsorbents for heat transformation purposes-a promising application, Journal of Materials Chemistry, 10151 13 Fumin Zhang, Jing Shi, Yan Jin, Yanghe Fu, Yijun Zhong, Weidong Zhu (2015), Facile synthesis of MIL-100(Fe) under HF-free conditions and its application in the acetalization of aldehydes with diols, Chemical Engineering Journal 259, pp 183–190 14 Herve´ Leclerc, Alexandre Vimont, Jean-Claude Lavalley, Marco Daturi, Andrew D Wiersum, Philip L Llwellyn, Patricia Horcajada, Ge´rard Fe´rey and Christian Serre (2011), Infrared study of the influence of reducible iron (III) metal sites on the adsorption of CO, CO2 , propane, propene and propyne in the mesoporous metal–organic framework MIL-100, Phys Chem Chem Phys 13, pp 11748–11756 15 Jian-Rong Li, Ryan J Kuppler and Hong-Cai Zhou (2009)., Selective gas adsorption and separation in metal–organic frameworksw, Chem Soc Rev, vol (38), p.1477–1504 16 Langmuir (1916), The constitotiand fudametal properties of solids and liquids, Am Chem,soc 17 Martin Hartmann, Sebastian Kunz, Dreter Himsl, and Oliver Tangerman (2008), Adsorptive Separation of Isobutene and Isobutane on Cu3(BTC)2, Langmuir, 8634-8642 18 Mohamed Eddaoudi, Omar M [2011], Modular Chemistry: Secondary Building Units as a Basis for the Design of Highly Porous and Robust MetalOrganic Carboxylate Frameworks, Chem Res 34, 319-330 19 M G Plaza, A M Ribeiro, A Ferreira, J C Santos, Y K Hwang, Y -K Seo, U -H Lee, J -S Chang, J M Loureiro, and A E Rodrigues (2012)., Microporous and Mesoporous Materials 153, 178-190 20 Natalya V.Maksimchuk, Konstantin A.Kovalenko, Vladimir P.Fedin, Oxana A.Kholdeeva (2012), Cyclohexane selective oxidation over metal-organic frameworks of MIL-101 family: superior catalytic activity and selectivity, The Royal Society of Chemistry 21 Nguyen Thi Hoai Phuong, Ninh Duc Ha, Nguyen Duy Anh, La Duc Duong, Le Thanh Bac, Doan Thi Nga (2014), Synthesis of metal- organic frameworks MOF- 199 for energy storage application using refluxing method, Scond Internation workshop on Nano Materials for Energy Conversion (NMEC-2), ISBN978-604-82-13703 48 22 Omar M Yaghi, David J Tranche montagne, Joseph R Hunt (2008), Room temperature synthesis of metal- organic frameworks: MOF 5, MOF-74, MOF-177, MOF-199, and IRMOF-0 23 Patricia Horcajada, a Suzy Surble’, a Christian Serre, a Do-Young Hong, b YouKyong Seo, b Jong- San Chang, b Jean-Marc Grene che, c Irene Margiolakid and Ge’rard Fe’reya (2007), Synthesis and Catalytic properties of MIL-100(Fe), an iron(III) carboxylate with Large Pores, ChemComm 24 Stefan Kaskel, Klous Schlichte, Tobias Kratzke (2004), Improved synthesis, thermal stability and catalytic properties of the metal- organic framework compound Cu3(BTC)2 49 PHỤ LỤC Nồng độ ban đầu trước pha loãng mẫu môi trường Mẫu môi trường Nồng độ ban đầu mẫu môi trường (mg/l) So với QCVN 40: 2011/BTNMT Mẫu môi trường xử lý Pb2+ 34,78 > 69,56 lần Mẫu môi trường xử lý As5+ 0,8 > lần Hình ảnh trình thực nghiệm ... thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội, ngày tháng Sinh viên Bùi Thị Xuân năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp công trình nghiên cứu thực cá nhân tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu đồ án. .. góc Bragg Nguyên nhân tán xạ mạnh quán tán xạ không quán loại bỏ cấu trúc tinh thể lớn Nếu hạt nhỏ hơn, mặt phẳng mạng lưới không đủ để loại bỏ cách có hiệu tán xạ không quán góc gần góc Bragg... tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ trình nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn anh, chị Viện Hóa học – Vật liệu thầy, cô cán quản lý Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường – Trường Đại học