NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO SILICA VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ KIM LOẠI CHÌ TRONG NƯỚC

•Nghiên cứu điều chế vật liệu nano silica •Nghiên cứu đặc điểm của vật liệu nano silica sau khi điều chế•Nghiên cứu hiệu quả xử lý kim loại chì trong nước của nano silica và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Nguyễn Văn Thành NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO SILICA VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ KIM LOẠI CHÌ TRONG NƯỚC Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ quy Ngành: Khoa học mơi trường (Chương trình đào tạo: Chất lượng cao) Cán hướng dẫn: ThS Nguyễn Xuân Huân Hà Nội - 2018 LỜI CẢM ƠN Trước tiên tơi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Xuân Huân, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên bảo tận tình giúp đỡ tơi thời gian thực khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên truyền đạt kiến thức quý báu suốt thời gian học tập trường Tơi xin cảm ơn phòng thí nghiệm Nghiên cứu mơi trường, phòng thí nghiệm mơn Tài nguyên môi trường đất tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành thí nghiệm Cuối tơi xin cảm ơn gia đình bạn bè ln ủng hộ động viên q trình học tập hồn thành khóa luận Hà Nội, ngày 28 tháng 05 năm 2018 Sinh viên thực Sinh viên: Nguyễn Văn Thành DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Giải nghĩa b Hằng số đặc trưng chất hấp phụ chất bị hấp phụ Ce Nồng độ dung dịch trạng thái cân Co Nồng độ dung dịch ban đầu FTIR Phổ hồng ngoại mg Miligam ml Mililit nm Nanomet NASA Cơ quan Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ Pb Chì Qe Dung lượng hấp phụ Qmax Dung lượng hấp phụ cực đại US Hoa Kỳ SEM Kính hiển vi điện tử quét TEOS Tetraetoxysilan XRD Phổ Rơngen XRF Phổ huỳnh quang tia X DANH MỤC HÌNH Hình Hiện tượng tia X nhiễu xạ mặt tinh thể chất rắn 15 Hình Sơ đồ ngun lý hoạt động kính hiển vi điện tử truyền qua .16 Hình Mơ hình phát xạ huỳnh quang 17 Hình Sơ đồ cấu tạo chế hoạt động máy PCD Mütek 05 Phân bố ion dung dịch khơng có dòng chuyển động (a) có dòng chuyển động (b).19 Hình Dung dịch sol nano silica 22 Hình Sản phẩm nano silica .22 Hình Giản đồ XRD nano silica 23 Hình Giản đồ XRD nano silica điều chế Xuejing Chen, Jianguo Jiang, Feng Yan, Sicong 23 Hình Phổ huỳnh quang tia X vật liệu nano silica 24 Hình 10 Phổ IR hạt nanosilica 24 Hình 11 Ảnh Fe-SEM hạt nanosilica .26 Hình 12 Ảnh Fe-SEM hạt nanosilica chế tạo Thái Hồng nhóm nghiên cứu .26 Hình 13 Ảnh hưởng pH đến biến thiên điện tích bề mặt nano silica 27 Hình 14 Nồng độ chì (Pb2+) sau xử lý hiệu suất xử lý thời gian khác 28 Hình 15 Nồng độ chì (Pb2+) sau xử lý hiệu suất xử lý pH khác .30 Hình 16 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir chì vật liệu nano silica 32 Hình 17 Nồng độ chì (Pb2+) sau xử lý hiệu suất xử lý thay đổi nồng độ chì (Pb2+) ban đầu .32 Hình 18 Nồng độ chì sau xử lý hiệu suất xử lý chì nano silica 34 DANH MỤC BẢNG Bảng Kết phân tích định lượng nguyên tố có mẫu .23 Bảng 2: Kết xác định điện tích bề mặt vật liệu nano silica pH khác .27 Bảng Số liệu khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất xử lý 28 Bảng Số liệu khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý 29 Bảng Số liệu nồng độ chì (Pb2+) sau xử lý tính tốn số liệu thiết lập phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 31 Bảng Số liệu khảo sát ảnh hưởng hàm lượng nano silica đưa vào đến hiệu suất xử lý chì .33 MỤC LỤC MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU Ngày với phát triển mạnh mẽ công nghiệp, nông nghiệp đô thị hóa, người phải đối mặt với nhiều nguy ô nhiễm môi trường, đặc biệt vấn đề ô nhiễm kim loại nặng điển hình ô nhiễm kim loại chì nước nhận nhiều quan tâm Chì ngun tố tự nhiên có khối lượng nguyên tử cao, tỉ trọng lớn ứng dụng phổ biến công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, y tế công nghệ Tuy nhiên, việc sử dụng rộng rãi chì nhiều lĩnh vực với nguồn gây nhiễm chì khai thác mỏ, nước thải làng nghề, nước thải công nghiệp, luyện kim làm tăng mối quan ngại tác động tiềm tàng chúng đối tới sức khỏe người mơi trường Vì vậy, việc nghiên cứu xử lý nhiễm kim loại chì nước cho hướng nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn cao cần khuyến khích Có nhiều phương pháp xử lý chì khác áp dụng như: phương pháp hóa lý (kết tủa hóa học, oxy hóa-khử, trao đổi ion, xử lý điện hóa) sinh học (hấp phụ hấp thụ thực vật thủy sinh, vật liệu sinh học, chuyển hóa sinh học) Tuy nhiên, công nghệ nano công nghệ ứng dụng hiệu xử lý ô nhiễm Vật liệu nano silica vật liệu nano có nhiều ưu điểm tính vượt trội tỷ trọng thấp, bền nhiệt, học trơ hóa học, giúp tăng khả hiệu việc ứng dụng vào xử lý vấn đề môi trường Như vậy, đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano silica ứng dụng xử lý kim loại chì nước” cơng trình nghiên cứu tiếp nhận cơng nghệ tiên tiến, có khả áp dụng thực tế với nội dung chính: Điều chế vật liệu nano silica nghiên cứu khả xử lý kim loại chì nước CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan công nghệ nano vật liệu nano 1.1.1 Khái niệm công nghệ nano vật liệu nano [2] Nano có nghĩa nanomét (ký hiệu: nm) phần tỷ mét đơn vị đo lường để đo kích thước vật cực nhỏ Cơ cấu nhỏ vật chất ngun tử có kích thước: 0,1 nm, phân tử tập hợp nhiều nguyên tử: nm, vi khuẩn: 50 nm, hồng huyết cầu: 10.000 nm Công nghệ nano ngành công nghệ điều khiển hình dáng, kích thước quy mơ nanomet (1nm = 10-9m) thiết kế, phân tích, chế tạo ứng dụng cấu trúc, thiết bị, hệ thống Công nghệ nano bao gồm vấn đề sau đây: • Cơ sở khoa học nano • Phương pháp quan sát can thiệp quy mơ nanomet • Chế tạo vật liệu nano • Ứng dụng vật liệu nano Vật liệu nano vật liệu chiều có kích thước nanomet, tồn trạng thái rắn, lỏng khí Hiện nay, chủ yếu tập trung nghiên cứu vật liệu nano trạng thái rắn, sau đến chất lỏng khí Hình dáng vật liệu nano phân thành loại gồm: • Vật liệu nano không chiều – chiều có kích thước nano, khơng chiều tự điện tử (ví dụ: hạt nano, đám nano) • Vật liệu nano chiều – hai chiều có kích thước nano, chiều tự cho điện tử (ví dụ: ống nano, dây nano) • Vật liệu hai chiều – chiều có kích thước nano, điện tử tự chiều (ví dụ: màng mỏng) Ngồi ra, hình dáng vật liệu nano có loại vật liệu có cấu trúc nano hay hợp phần nano (trong có phần vật liệu có kích thước nm) cấu trúc có nano khơng chiều, chiều chiều đan xen lẫn nhau.[2] 1.1.2 Lịch sử hình thành cơng nghệ nano Thuật ngữ công nghệ nano (nanotechnology) xuất từ năm 70 kỷ XX, việc thiết kế, phân tích, chế tạo ứng dụng cấu trúc, thiết bị hệ thống việc điều khiển hình dáng, kích thước quy mơ nanơmét Chúng có độ xác cao 0,1 - 100nm, tức xác đến lớp nguyên tử, phân tử Tiền tố nano xuất tài liệu khoa học lần vào năm 1908, Lohman sử dụng để sinh vật nhỏ với đường kính 200nm Năm 1974, Tanigushi lần sử dụng thuật ngữ công nghệ nano hàm ý liên kết vật liệu cho kỹ thuật xác tương lai Hiện khoa học, tiền tố nano biểu thị số 10-9 tức kích thước phần tỷ mét Cho tới nay, chưa có định nghĩa thống công nghệ nano Theo quan Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA), công nghệ nano công nghệ chế tạo cấu trúc, vật liệu, thiết bị hệ thống chức với kích thước đo (khoảng từ đến 100nm) khai thác ứng dụng đặc tính độc đáo sản phẩm Cơng nghệ nano hiểu ngành cơng nghệ dựa hiểu biết quy luật, tượng, tính chất cấu trúc vật lý có kích thước đặc trưng thang nano 1.1.3 Đặc điểm, tính chất vật liệu nano [2] Các vật liệu có kích thước nano mét, ngun tử tự thể tồn tính chất tương tác với môi trường xung quanh Điều làm xuất vật liệu nano nhiều đặc tính trội, khả xúc tác hấp phụ tính chất điện, quang, từ, xúc tác Kích thước hạt nhỏ bé nguyên nhân làm xuất vật liệu nano hiệu ứng: hiệu ứng lượng tử, hiệu ứng bề mặt, hiệu ứng kích thước • Hiệu ứng bề mặt Ở vật liệu nano, tỷ số nguyên tử nằm bề mặt tổng số nguyên tử vật liệu lớn nhiều so với vật liệu dạng khối, nên số tâm hoạt hóa diện tích bề mặt vật liệu tăng lên nhiều so với vật liệu dạng khối Vì hiệu ứng có liên quan đến bề mặt như: khả hấp phụ, độ hoạt động bề mặt… vật liệu nano lớn nhiều Điều mở ứng dụng lĩnh vực xúc tác, hấp phụ nhiều hiệu ứng khác mà nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu • Hiệu ứng kích thước Các vật liệu truyền thống thường đặc trưng số đại lượng vật lý, hóa học khơng đổi độ dẫn điện kim loại, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi, tính axit… Tuy nhiên, đại lượng vật lý hóa học bất biến kích thước vật liệu đủ lớn (thường lớn 100nm) Khi giảm kích thước vật liệu xuống đến cấp độ nano mét (nhỏ 100nm), đại lượng lý, hóa khơng bất biến nữa, ngược lại chúng thay đổi Hiện tượng gọi hiệu ứng kích thước Kích thước mà vật liệu bắt đầu có thay đổi tính chất gọi kích thước giới hạn Ví dụ như: Điện trở kim loại kích thước vĩ mơ mà ta thấy hàng ngày tuân theo định luận Ohm Nếu ta giảm kích thước vật liệu xuống nhỏ quãng đường tự trung bình điện tử kim loại (thường vài nm đến vài trăm nm) định luật Ohm khơng Lúc điện trở vật liệu có kích thước nano tuân theo quy tắc lượng tử Các nghiên cứu cho thấy tính chất điện, từ, quang, hóa học… vật liệu có kích thước tới hạn khoảng từ 1nm đến 100nm, nên vật liệu nano tính chất có biểu khác thường so với vật liệu truyền thống • Hiệu ứng lượng tử Đối với vât liệu thông thường hình thành từ nhiều ngun tử (1µm vật liệu có khoảng 1012 nguyên tử) Các hiệu ứng lượng tử trung bình hóa cho tất ngun tử, mà ta bỏ qua khác biệt ngẫu nhiên nguyên tử mà xét giá trị trung bình chúng Nhưng vật liệu nano, kích thước vật liệu nhỏ, hệ có ngun tử nên tính chất lượng tử thể rõ bỏ qua Điều làm xuất vật liệu nano hiệu ứng lượng tử hiệu ứng đường ngầm… 1.1.4 Tổng quan vật liệu nano silica 1.1.4.1 Khái quát vật liệu nano silica Nano silica loại vật liệu nano có tiềm ứng dụng cao có ưu điểm: tỷ trọng thấp, bền nhiệt học trơ hóa học Hạt nano silica chứa tâm màu hạt SiO2 xốp kích thước nano chứa số lượng lớn phân tử màu hữu hạt silica đơn Nền silica lại ổn định cấu trúc, khơng độc, có khả tương thích sinh học cao Nano silica dễ dàng biến tính để tăng hiệu sử dụng mục đích a) Cấu trúc nano silica [17] Khảo sát hiệu suất xử lý chì nano silica thời gian 20; 45; 60; 75 90 phút với điều kiện pH = 5, nồng độ nano silica sử dụng g/L nồng độ chì ban đầu 10 mgPb2+/L thu kết bảng sau: Bảng Số liệu khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất xử lý Thời gian (phút) Nồng độ Pb ban đầu (mgPb2+/L) Nồng độ Pb lại sau xử lý (mgPb2+/L) Hiệu suất xử lý (%) 20 10 0,903 90,97 45 10 0,627 93,73 60 10 0,383 96,17 75 10 0,105 98,95 90 10 0,002 99,98 Từ kết thu bảng trên, xây dựng đồ thị phụ thuộc hiệu suất xử lý chì (Pb2+) thời gian thể Hình 14: Hình 14 Nồng độ chì (Pb2+) sau xử lý hiệu suất xử lý thời gian khác Từ hình ta thấy hiệu suất xử lý chì tăng dần theo thời gian tăng nhanh 20 phút đầu tiên, sau 20 phút hiệu suất xử lý chì nano silica đạt 90.97%, hiệu suất tăng chậm dần khoảng từ 20 - 90 phút, sau 45 phút hiệu suất xử lý tăng lên đến 93.73%, sau 60 phút hiệu suất xử lý đạt 96.17% đồng thời nồng độ chì lại 0.383 mgPb2+/L 90 phút nồng độ chì bị hấp thụ hoàn toàn 28 Như từ kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất xử lý chì ta nhận thấy 60 phút hiệu suất xử lý chì đạt giá trị cao (> 96%) đồng thời nồng độ chì (Pb2+) sau xử lý đạt QCVN 40:2011 BTNMT cột (B) Đây sở để chọn thời gian thích hợp cho thí nghiệm 3.3.2 Ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý chì (Pb2+) Khảo sát hiệu suất xử lý chì nano silica pH khác nhau: 3; 4; 5; 6; 7; 9, nồng độ nano silica sử dụng g/L nồng độ chì ban đầu 10 mgPb2+/L, lắc thời gian 60 phút thu kết bảng sau: Bảng Số liệu khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý pH Nồng độ Pb ban đầu (mg/L) Nồng độ Pb lại sau xử lý (mg/L) Hiệu suất xử lý (%) 10 3,875 61,25 10 2,985 70,15 10 0,383 96,17 10 0,818 91,82 10 0,766 92,34 10 1,219 87,81 10 2,078 79,22 Từ kết thu bảng trên, xây dựng đồ thị phụ thuộc hiệu suất xử lý chì pH thể Hình 15: 29 Hình 15 Nồng độ chì (Pb2+) sau xử lý hiệu suất xử lý pH khác Từ kết thu ta thấy hiệu suất xử lý chì (Pb 2+) tăng dần pH tăng từ đến Tại pH = hiệu suất sử lý đạt hiệu cao lên đến 96,17%, nồng độ chì (Pb2+) lại dung dịch 0,383mgPb2+/L Theo M N Ahmed R N RAM nhóm hydroxyl bề mặt SiO tồn cân axit bazơ sau: Từ phương trình (3) (4) nhận thấy, tăng dần giá trị pH cân chuyển dịch theo chiều tăng tích điện âm bề mặt SiO (>SiO-) Kết gây lực hút tĩnh điện mạnh mẽ chất bị hấp phụ chì (Pb 2+) mang điện tích dương chất hấp phụ SiO2 mang điện tích âm làm tăng dung lượng hiệu suất hấp phụ Ngược lại, giảm dần giá trị pH cân chuyển dịch theo chiều tăng tích điện dương bề mặt SiO2 (> ) làm giảm dung lượng hiệu suất hấp phụ [12] Thay đổi pH từ đến hiệu suất sử lý thay đổi Tại pH = 7, hiệu suất xử lý đạt 92,34% Khi tăng pH >7 nồng độ ion OH - cao dẫn đến phản ứng xảy chậm: SiO2 + 2OH- → Khả hấp thụ ion + H2O thấp nhiều so với nano silica (SiO2) Ion tạo thành làm giảm khả xử lý chì vật liệu Do tăng pH > hiệu suất xử lý bắt đầu giảm 30 Như từ kết khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý chì ta nhận thấy pH = hiệu suất xử lý chì đạt giá trị cao Kết phù hợp với kết nghiên cứu ảnh hưởng pH đến điện tích bề mặt vật liệu nano silica (mục 3.3.5) Đây sở để chọn pH thích hợp cho thí nghiệm 3.3.3 Ảnh hưởng nồng độ chì ban đầu đến hiệu xử lý chì (Pb2+) vật liệu nano silica Khảo sát khả hấp phụ nano silica nồng độ khác dung dịch nhiễm chì (Pb2+), với thời gian khảo sát 60 phút, dung dịch xử lý có pH=5 nồng độ nano silica đưa vào 1g/L thu kết sau: Bảng Số liệu nồng độ chì (Pb2+) sau xử lý tính tốn số liệu thiết lập phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Nồng độ Pb ban đầu (mg Pb2+/L) Nồng độ Pb lại (mg Pb2+/L) Lượng Pb xử lý Qe (mg/g) Ce/Qe (g/L) Hiệu suất xử lý (%) 0,173 4,827 0,036 96,54 10 0,383 9,617 0,040 96,17 15 1,196 13,804 0,087 92,03 20 2,141 17,859 0,120 89,30 25 3,537 21,463 0,165 85,85 30 5,462 24,538 0,223 81,80 35 8,011 26,989 0,297 77,11 40 12,452 27,548 0,452 68,67 QCVN 40:2011 BTNMT (B) 0,5 Từ bảng xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir thu kết sau: 31 Hình 16 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir chì vật liệu nano silica Từ phương trình hấp phụ đẳng nhiệt ta xác định dung lượng hấp phụ cực đại chì Qmax = 30,3 mg/g, số đặc trưng cho tương tác chất bị hấp phụ chất hấp phụ b = 0,868 L/mg Từ số liệu bảng 5, xây dựng đồ thị phụ thuộc hiệu suất xử lý chì nồng độ chì (Pb2+) ban đầu thu kết sau: Hình 17 Nồng độ chì (Pb2+) sau xử lý hiệu suất xử lý thay đổi nồng độ chì (Pb2+) ban đầu Kết hình 17 cho thấy hiệu suất xử lý xử lý chì nano silica giảm dần tăng nồng độ đầu vào chì Điều lý giải lượng nano silica nhiều, nồng độ chì (Pb2+) nhỏ tạo điều kiện thuận lợi cho phân tử chì phân tán nhanh đến bề mặt SiO2, dẫn đến khả hấp phụ mạnh hệ nhanh đạt đến trạng thái cân Ở nồng độ chì (Pb2+) từ đến 10 mgPb2+/L với lượng 32 0,1g nano silica hiệu suất xử lý đạt giá trị cao đồng thời nồng độ chì (Pb2+) sau xử lý đạt QCVN 40:2011 BTNMT cột (B) Mặt khác, cố định lượng nano silica tăng nồng độ đầu vào chì (Pb2+) hệ hấp phụ qua trạng thái cân bằng, bề mặt vật liệu bị phân tử chì chiếm hết, hiệu suất sử lý giảm dần 3.3.4 Ảnh hưởng nồng độ nano silica ban đầu đến hiệu xử lý chì (Pb 2+) Khảo sát hiệu suất xử lý chì thay đổi nồng độ nano silica đưa vào phản ứng, thực thời gian 60 phút pH = 5, nồng độ chì (Pb 2+) ban đầu 10 mgPb2+/L thu kết sau: Bảng Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ nano silica đưa vào đến hiệu suất xử lý chì Nồng độ nano Nồng độ Pb ban Nồng độ Pb silica đầu vào (g/L) đầu (mgPb2+/L) lại (mgPb2+/L) Hiệu suất (%) 0,1 10 4,132 58,68 0,5 10 1,024 89,76 10 0,383 96,17 1,5 10 0,078 99,22 10 0,005 99,95 2,5 10 0,002 99,98 Từ kết thu bảng trên, xây dựng đồ thị phụ thuộc hiệu suất xử lý chì nồng độ silica đầu vào thu kết sau: 33 Hình 18 Nồng độ chì (Pb2+)sau xử lý hiệu suất xử lý chì nano silica Từ hình ta thấy hiệu suất xử lý tăng dần bổ sung thêm nano silica, thấy hiệu suất xử lý chì tăng dần Khi tăng nồng độ nano silica lên đến 1g/L lượng chì xử lý gần triệt để, hiệu suất xử lý chì đạt 96,17%, nồng độ chì lại 0,383 mgPb2+/L Khi tăng hàm lượng nano silica từ g/L đến 2,5 g/L hiệu suất xử lý thay đổi, đồng thời nồng độ chì (Pb2+) sau xử lý đạt QCVN 40:2011 BTNMT cột (B) 34 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận - Đã chế tạo vật liệu nano silica từ theo phương pháp sol-gel từ TEOS với xúc tác bazơ theo tỉ lệ thể tích TEOS/C 2H5OH/H2O/NH4OH là: 5/30/1/1 Vật liệu nano silica tổng hợp tử TEOS tinh khiết, phân bố đồng với kích thước nano từ 60-100nm Vật liệu nano silica có xu hướng hướng âm điện mơi trường có pH > 4,7 ứng dụng để xử lý kim loại chì nước - Hiệu suất xử lý Pb nano silica tăng dần theo thời gian tăng nhanh 20 phút sau tăng chậm dần đạt giá trị cao 60 phút hiệu suất xử lý đạt 96.17% - Hiệu suất xử lý chì tăng dần tăng pH từ đến 5, pH = hiệu suất xử lý đạt giá trị cao 96.17% đồng thời nồng độ chì lại 0,383 mgPb2+/L Hiệu suất xử lý chì giảm dần pH > - Nồng độ chì ban đầu từ đến 20 mgPb 2+/L hiệu suất xử lý chì nano silica đạt giá trị cao đạt 89% Khi tăng nồng độ chì đầu vào hiệu suất xử lý giảm dần Từ kết nghiên cứu xác định dung lượng hấp phụ cực đại chì Qmax = 30,3 mg/g, số đặc trưng cho tương tác chất bị hấp phụ chất hấp phụ b = 0,868 L/mg - Nồng độ nano silica sử dụng cao hiệu suất xử lý tốt Nồng độ nano silica sử dụng tăng từ 0,1 đến g/L hiệu suất xử lý tăng nhanh từ 58,68% đến 96,17% Hiệu suất xử lý tăng chậm tăng nồng độ nano silica sử dụng tăng từ đến 2,5 g/L Tại nồng độ nano silica đầu vào 2,5 g/L lượng chì gần bị hấp phụ hồn tồn, nồng độ chì lại 0,002 mgPb2+/L Khuyến nghị - Nghiên cứu dừng lại quy mơ phòng thí nghiệm sử dụng nano silica chế tạo từ hóa chất tinh khiết để xử lý nguồn nước gây nhiễm nhân tạo Cần có nghiên cứu sâu mang tính thực tiễn yếu tố khác ảnh hưởng đến trình hấp phụ như: ảnh hưởng nhiệt độ, vận tốc dòng, ảnh hưởng thành phần có nguồn nước thải DO, cation anion Cần có những nghiên cứu thực tiễn để tìm ứng dụng vật liệu nano silica 35 - Vật liệu nano silica tổng hợp từ TEOS tinh khiết có khả hấp phụ tốt kim loại chì nước Tuy nhiên, để nâng cao khả ứng dụng thực tiễn hiệu kinh tế cần nghiên cứu phương pháp chế tạo với nguyên liệu đầu vào dễ tìm, giá thành rẻ Phương pháp chế tạo nano silica từ vỏ trấu phương pháp tiềm cần nghiên cứu ứng dụng 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt: Vũ Ngọc Ban (2007), Giáo trình thực tập hóa lý, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, tr 45-49 La Vũ Thùy Linh (2010), “Công nghệ nano-cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật kỷ 21”, Tạp chí Khoa học & ứng dụng, 12, tr 14 – 49 Nguyễn Ngọc Minh, Phạm Văn Quang, Đàm Thị Ngọc Thân, Nguyễn Thị Hương (2014), “Ứng dụng kỹ thuật phân tích điện động để xác định mật độ điện tích bề mặt số khống vật đất”, Tạp chí hội khoa học đất Việt Nam, 43, tr 2-15 Phạm Minh Tân (2015), “Chế tạo nghiên cứu tính chất quang hạt nano silica chứa tâm màu thử nghiệm ứng dụng đánh dấu y – sinh” Luận án tiến sĩ Vật lý, Viện hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam QCVN 08-MT:2015/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt QCVN 09:2015-MT/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước đất QCVN 10-MT:2015/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước biển QCVN 40:2011/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước thải cơng nghiệp Thái Hồng, Nguyễn Thúy Chinh, Nguyễn Thị Thu Trang, Vũ Quốc Mạnh (2012), “Tổng hợp nanosilica vật liệu nanocompozit eva/silica có sử dụng chất trợ tương hợp evagma”, Tạp trí hóa học, 50 10 ThS Hồng Thị Phương, GS.TS Đinh Thị Ngọ, TS Nguyễn Đăng Toàn, ThS Trịnh Thanh Sơn, KS Nguyễn Thị Ngọc Bích, KS Ngô Hồng Anh, ThS Nguyễn Lan Anh, KS Phạm Hồng Trang (2016), “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nanosilica phục vụ trình thu hồi dầu khai thác vận chuyển thu gom dầu thô Việt Nam”, Viện Dầu khí Việt Nam Tài liệu tiếng anh: 11 Aguiar H., J Serra, P.González and B León (2009), “Structural study of sol-gel silicate glasses by IR and raman spectroscopies” Journal of NonCrystalline Solids, 355(8), p 475 – 480 37 12 Ahmed M N and R N Ram (1992), “Removal of basic dye from waste-water using silica as adsorbent”, Environmental Pollution, p 77, 79-86 13 Branda F., B Silvestri, G Luciani, A Costantini, F Tescione (2010), “Synthesis structure and stability of amino functionalized PEGylated silica nanoparticles” Physicochem Eng Aspects, 367, p 12–16 14 Chruściel J , Ślusarski L (2003), “Synthesis of nanosilica by the sol-gel method and its activity toward polymers”, Materials Science, 21(4), p 461-469 15 Matsoukas T and E.Gulari (1989), “Monomer-addition growth with a slow initiation step: a growth model for silica particles from alkoxides”, Journal of Colloid and Interface Science, p 132 16 Mercier L and T J Pinnavaia (1998), “Heavy metal ion adsorbents formed by the grafting of thiol functionality to mesoporous silica molecular sieves”, Environ Sci Technol, 32, p 2749–2754 17 Quercia G., A Lazaro J W Geus and H J H Brouwers (2013), “Characterization of morphology and texture of several amorphous nanosilica particles used in concrete”, Cement & Concrete Composites, 44, p 77–92 18 Rahele Rostamiana, Mojgan Najafic and Amir Abbas Rafati (2011), “Synthesis and characterization of thiol-functionalized silica nano hollow sphere as a novel adsorbent for removal of poisonous heavy metal ions from water: Kinetics, isotherms and error analysis”, Chemical Engineering Journal, 25, p 171 19 Roque-Malherbe R., F Marquez (2004), “Synthesis and characterization of silica microsphere-based mesoporous materials”, Materials Science in Semiconductor Processing, 7, p 467–469 20 Singho N D and M R Johan (2012), “Complex impedance spectroscopy study of silica nanoparticles via sol-gel method”, International Journal of Electrochemical Science, 7, p 5604 – 5615 21 Smith W E., C F Zukoski (2006), “Aggregation and gelation kinetics of fumed silica–ethanol suspensions”, Journal of Colloid and Interface Science, 304, p 359–369 22 Venkatathri N (2007), “Synthesis of silica nanosphere from homogeneous and heterogeneous systems”, Bulletin of Materials Science, p 615 - 617 23 Wang J., S Zheng, J Liu and Z Xu (2010), “Tannic acid adsorption on aminofunctionalized magnetic mesoporous silica”, Chem Eng J 165, p 10–16 24 Xuejing Chen, Jianguo Jiang, Feng Yan, Sicong Tiana and Kaimin Lia (2014), “A novel low temperature vapor phase hydrolysis method for the production 38 of nano-structured silica materials using silicon tetrachloride”, The Royal Society of Chemistry 25 Zhang L T., Wenfa Xie, Y D Wu and Y S Zheng (2003), “Thermal annealing of SiO2 fabricated by fl ame hydrolysis deposition”, Chinese Physics Letters, p 1366 - 1368 39 PHỤ LỤC Một số hình ảnh thí nghiệm: Ảnh Máy khuấy từ Ảnh Máy PCD Mütek 05 Ảnh Ly tâm mẫu Ảnh Máy lắc Eđun Biiher GmbH 40 Ảnh Dung dịch sol nano silica Ảnh Thực nghiệm máy quang phổ kế Nicolet FT-IR iS5 Ảnh Sản phẩm nano silica Ảnh Kính hiển vi điện tử quét SEM HATACHI S-4800 41 Ảnh Đo pH Ảnh 10 Nung nano silica Ảnh 11 Cân hóa chất 42 ... Mẫu nước gây nhiễm kim loại chì (dạng Pb 2+) để thử nghiệm khả xử lý nước ô nhiễm nano silica 2.2 Nội dung nghiên cứu • Nghiên cứu điều chế vật liệu nano silica • Nghiên cứu đặc điểm vật liệu nano. .. nano silica ứng dụng xử lý kim loại chì nước cơng trình nghiên cứu tiếp nhận cơng nghệ tiên tiến, có khả áp dụng thực tế với nội dung chính: Điều chế vật liệu nano silica nghiên cứu khả xử lý. .. nanomet • Chế tạo vật liệu nano • Ứng dụng vật liệu nano Vật liệu nano vật liệu chiều có kích thước nanomet, tồn trạng thái rắn, lỏng khí Hiện nay, chủ yếu tập trung nghiên cứu vật liệu nano trạng thái