Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4 AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ THÙY NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE Fe3O4/AC ĐỊNH HƢỚNG XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ THÁI NGUYÊN, 10/2019 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ THÙY NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE Fe3O4/AC ĐỊNH HƢỚNG XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành: Quang học Mã số: 84 40 110 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN HẢO THÁI NGUYÊN, 10/2019 i LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo, TS Nguyễn Văn Hảo, người trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình giúp đỡ em suốt thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất Thầy, Cô giáo Khoa Vật lý Công nghệ, trường Đại học Khoa học thuộc Đại học Thái Nguyên, truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu tạo điều kiện giúp đỡ em việc học tập hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn tới Thầy, Cô anh chị em bên Khoa Tài nguyên – Môi trường, Trường Đại học Khoa học giúp đỡ em trình thực nghiệm xử lý hấp phụ suốt q trình hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi Ban giám hiệu anh chị em Tổ Vật lý - Công nghệ Công nghiệp, Trường THPT Lương Tài suốt q trình học tập hồn thành luận văn Cuối em xin cảm ơn toàn thể gia đình bạn bè giúp đỡ động viên em suốt trình học tập Thái Nguyên, ngày 02 tháng 10 năm 2019 Học viên Nguyễn Thị Thùy ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ viii MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan than hoạt tính 1.1.1 Nguồn gốc cấu trúc than hoạt tính 1.1.2 Thành phần hóa học than 1.1.3 Phương pháp chế tạo than hoạt tính 1.1.3.1 Quá trình than hóa .6 1.1.3.2 Q trình hoạt hóa .6 1.1.4 Ứng dụng than hoạt tính 1.2 Tổng quan vật liệu Fe3O4 1.2.1 Vật liệu Fe3O4 dạng khối 1.2.1.1 Cấu trúc tinh thể 1.2.1.2 Tính chất vật lý 1.2.1.3 Tính chất nhiệt 1.2.1.4 Tính chất điện 1.2.1.5 Tính chất từ .10 1.2.2 Vật liệu Fe3O4 dạng hạt kích thước nano mét 11 1.2.2.1 Tính chất liên quan đến hiệu ứng bề mặt 11 1.2.2.2 Tính chất liên quan đến hiệu ứng kích thước 13 1.3 Khái quát tình hình nghiên cứu hạt nano từ Fe3O4 14 1.3.1 Tình hình nghiên cứu giới 14 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 15 1.4 Chất màu hữu phương pháp xử lý 17 iii 1.4.1 Giới thiệu ô nhiễm chất màu hữu 17 1.4.2 Thuốc nhuộm 18 1.4.3 Các phương pháp xử lý thuốc nhuộm hoạt tính nước thải dệt nhuộm 19 1.5 Giới thiệu phương pháp hấp phụ 22 1.5.1 Khái niệm hấp phụ 22 1.5.1.1 Hấp phụ vật lý 22 1.5.1.2 Hấp phụ hoá học 22 1.5.2 Cân hấp phụ 23 1.5.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 24 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Nguyên liệu hóa chất 25 2.2 Tổng hợp vật liệu 25 2.2.1 Chế tạo than hoạt tính (AC) 25 2.2.2 Chế tạo hạt nano Fe 3O4 25 2.2.3 Chế tạo composit Fe 3O4/AC 26 2.3 Phương pháp khảo sát cấu trúc tính chất vật liệu nano chế tạo 27 2.3.1 Quang phổ hấp thụ UV-Vis 27 2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 28 2.3.3 Phương pháp phổ tán sắc lượng tia X (EDX) 30 2.3.4 Phương pháp chụp hiển vi điện tử quét (SEM) 30 2.3.5 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 31 2.3.6 Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng vật liệu 32 2.3.7 Phương pháp quang phổ hồng ngoại 33 2.3.8 Phương pháp phổ Raman 33 2.4 Phương pháp nghiên cứu khả hấp phụ chất màu vật liệu 34 2.4.1 Ảnh hưởng pH 34 2.4.2 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc 34 2.4.3 Ảnh hưởng nồng độ chất màu ban đầu 35 2.4.4 Ảnh hưởng nhiệt độ 35 2.4.5 Xác định điểm điện tích không vật liệu 35 iv CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Kết chế tạo than hoạt tính 37 3.2 Kết chế tạo vật liệu nanocomposit đặc trưng 38 3.2.1 Phân tích cấu trúc vật liệu sử dụng phép đo nhiễu xạ tia X (XRD) 38 3.2.2 Phân tích liên kết vật liệu sử dụng phép đo phổ hồng ngoại biến đổi Fourier phổ tán xạ Raman 39 3.2.3 Phân tích hình thái bề mặt vật liệu ảnh SEM TEM 42 3.2.3.1 Diện tích bề mặt riêng vật liệu 42 3.2.3.2 Hình thái học bề mặt (SEM TEM) vật liệu 43 3.3 Thử nghiệm ứng dụng Fe3O4/AC để xử lý chất màu Red 21 nước 45 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng độ pH chất màu Red 21 lên vật liệu hấp phụ 45 3.3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ composit Fe3O4 AC lên độ hấp thụ Red 21 48 3.3.3 Ảnh hưởng thời gian lên độ hấp thụ Red 21 vật liệu FO/AC 50 3.3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ lên hấp phụ 52 3.3.5 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch 53 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt AC Activated carbon Than hoạt tính UV-Vis Ultraviolet–visible Phổ tử ngoại khả kiến spectroscopy XRD X-Ray diffraction EDX Energy-dispersive Nhiễu xạ tia X X-ray Phổ tán xạ lượng tia X spectroscopy SEM Scanning Electron Microscopy Kính hiển vi điện tử quét TEM Transmission Electron Kính hiển vi điện tử truyền qua Microscopy BET Brunauer-Emmett-Teller FTIR Fourier transform Hấp phụ khử hấp phụ Nitơ infrared Phổ hồng ngoại chuyển dịch spectroscopy Fourier Red 21 Red BB sunzol Thuốc nhuộm hoạt tính màu đỏ FO/AC Fe3O4/activated carbon Composit Fe3O4 AC FO/AC (0) Fe3O4/AC (0) Tỉ lệ composit ion Fe AC với Fe = 0:1 FO/AC (1) Fe3O4/AC (1) Tỉ lệ composit ion Fe AC với Fe = 1:1 FO/AC (3) Fe3O4/AC (3) Tỉ lệ composit ion Fe AC với Fe = 3:1 vi FO/AC (6) Fe3O4/AC (6) Tỉ lệ composit ion Fe AC với Fe = 6:1 AC1 Activated carbon Than hoạt tính hoạt hóa 600 oC AC2 Activated carbon Than hoạt tính hoạt hóa 700 oC AC3 Activated carbon Than hoạt tính hoạt hóa 800 oC vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Ưu nhược điểm số phương pháp xử lý hợp chất hữu có màu Bảng 3.1 Kết chế tạo than hoạt tính AC viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Hình ảnh than hoạt tính Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể Fe3O4 Hình 1.3 Hình ảnh vật liệu Fe3O4 kích thước lớn Hình 1.4 Thang dải độ dẫn điện Vùng (I) – (IV) tương ứng 10 với chất cách điện, chất bán cách điện, chất bán dẫn chất dẫn điện Hình 1.5 Ảnh nhiễu xạ tia X hạt nano Fe3O4 11 Hình 1.6 Mơ hình lõi vỏ hạt nano từ 12 Hình 1.7 Đường từ hóa hạt nano Fe3O4 kích thước 13 trung bình nm (M5), 10 nm (M10), 50 nm (M50), 150 nm (M150) (hình nhỏ mơ tả phụ thuộc lực kháng từ vào kích thước hạt) Hình 1.8 Cấu trúc vài chất hoạt động bề mặt sử 15 dụng tổng hợp hạt nano dung mơi hữu Hình 1.9 Nước thải dệt nhuộm 17 Hình 1.10 Cơng thức cấu tạo thuốc nhuộm hoạt tính Red 21 19 Hình 2.1 Quy trình tổng hợp hạt nano từ Fe3O4 26 Hình 2.2 Quy trình tổng hợp composit Fe3O4/AC 27 Hình 2.3 Phản xạ tia X họ mặt mạng tinh thể 29 Hình 2.4 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét 31 Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu AC (a), hạt sắt từ 38 Fe3O4 (b) mẫu vật liệu composit Fe3O4 /AC chế tạo phương pháp đồng kết tủa (c) Hình 3.2 Phổ FTIR mẫu AC (a), Fe3O4 (b) Fe3O4/AC (c) Hình 3.3 Phổ Raman mẫu AC (a), Fe3O4 (b) composit 41 40 46 50 mg/L, khối lượng than 20 mg/ 25 mL dung dịch, thời gian lắc 90 phút, tốc độ lắc 150 vòng/ phút nhiệt độ phòng Theo lý thuyết mục 1.5.2, hiệu suất hấp phụ tính theo công thức (1.5): H  C0  Ccb  100% C0 (3.1) Hình 3.8 trình bày ảnh hưởng độ pH đến trình hấp phụ chất màu Red 21 vật liệu hấp phụ chế tạo pH từ – 11 Kết cho thấy, tăng độ pH dung dịch từ lên 11 hiệu suất hấp phụ vật liệu hấp phụ có xu hướng giảm dần đạt giá trị cực đại (48,11% AC3; 43,57 % AC2; 35,43 % AC1; 89,05 % FO/AC3; 85,11 % FO/AC2 75,96 % FO/AC1) ứng với pH = Ngoài ra, khả hấp phụ chất màu Red 21 vật liệu composit (FO/AC) cao hẳn so với riêng than hoạt tính AC Hiệu suất hấp phụ lớn đạt vật liệu composit FO/AC3 ~ 89 % (ứng với dung lượng hấp phụ ~ 56 mg/g), cao ~ 46 % so với than hoạt tính AC3 Điều giải thích composit để tạo hạt nano Fe3O4 lên bề mặt AC, hạt nano oxit sắt từ chui vào hốc, khe, lỗ xốp than hoạt tính làm cho vật liệu thay đổi cấu trúc hình thái tăng diện tích bề mặt vật liệu Do đó, dung lượng hấp phụ tăng lên Dựa kết trên, chọn độ pH dung dịch Red 21 giá trị loại than hoạt tính dùng để khảo sát thơng số khác suốt q trình hấp phụ than AC3 sau kí hiệu AC Kết chứng minh nhiệt độ tạo than cao độ hấp phụ chất màu cao (Hình 3.8) Xu hướng tương tự quan sát thấy cơng trình trước đó, hấp phụ thuốc nhuộm với giảm khả hấp phụ Reactive Red 120 tăng độ pH dung dịch từ đến [39] Aksakal cộng báo cáo giảm khả hấp phụ Reactive Red 195 chất hấp phụ Pinus sylvestris Linneo với độ pH dung dịch tăng từ đến [40] 47 Hình 3.8 Ảnh hưởng độ pH lên hiệu suất hấp phụ chất màu Red 21 vật liệu hấp phụ Độ pH điểm điện tích khơng (pHpzc) đóng vai trò quan trọng nghiên cứu ảnh hưởng pH (Hình 3.9) Ở pH < pHpzc, bề mặt vật liệu hấp phụ tích điện dương pH > pHpzc, bề mặt các vật liệu hấp phụ tích điện âm Độ pHpzc AC FO/AC 5,7 7,18, nói bề mặt vật liệu tích điện dương pH < 5,7 7,18 Điều khẳng định ion Red 21 hấp phụ qua lực hút tĩnh điện ion bị hút lực hút tĩnh điện hai loại Trong bề mặt AC FO/AC tích điện âm pHpzc > 5,7 7,18, điều dẫn đến lực đẩy tĩnh điện bề mặt AC, FO/AC ion Red 21 48 Hình 3.9 Điểm điện tích khơng vật liệu hấp phụ Điều giải thích pH thấp pHpzc, bề mặt chất hấp phụ AC FO/AC tích điện dương, hút ion thuốc nhuộm anion Lực hút tĩnh điện thuốc nhuộm với bề mặt chất hấp thụ có khả bị giảm giá trị pH tăng [41, 42] Nói cách khác, độ pH thấp hơn, AC FO/AC mang điện dương dẫn đến giảm vị trí hấp phụ tích điện âm tự do, có lợi cho hấp phụ thuốc nhuộm tích điện âm, phát hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu trước [43, 44] 3.3.2 Ảnh hƣởng tỉ lệ composit Fe3O4 AC lên độ hấp thụ Red 21 Để khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ composite hạt nano Fe 3O4 than hoạt tính AC lên độ hấp phụ Red 21, chúng tơi tiến hành thí nghiệm điều kiện: 25 mL dung dịch Red 21 nồng độ 50 mg/L tỉ lệ composit ion Fe/ AC 0:1, 1:1, 3:1 6:1 (theo khối lượng), tương ứng với kí hiệu mẫu FO/AC (0), FO/AC (1), FO/AC (3) FO/AC (6), lắc dung dịch với tốc độ 150 vòng/phút, thời gian hấp phụ 60 phút, nhiệt độ phòng 49 (25 ± 2oC) Lọc lấy phần dung dịch, xác định nồng độ Red 21 lại dung dịch sau hấp phụ Tính hiệu suất hấp phụ vật liệu hấp phụ Red 21 Hình 3.10 trình bày độ hấp phụ Red 21 vật liệu hấp phụ tỉ lệ composit khác ion Fe AC Kết cho thấy, tỉ lệ composit ion Fe AC tăng lên Tuy nhiên, tỉ lệ composit Fe AC 6:1 hiệu suất hấp phụ tăng gấp cỡ lần so với có AC (tỉ lệ 0:1 ứng với vật liệu FO/AC(0)) đạt giá trị cực đại 90 % Sự hấp phụ tăng lên tỉ lệ composit ion Fe AC giải thích tăng lên diện tích bề mặt vị trí hấp phụ vật liệu hấp phụ Đây sở cho chọn mẫu FO/AC (6) để thực nghiên cứu sau kí hiệu FO/AC Hình 3.10 Ảnh hưởng tỉ lệ composit ion Fe AC lên độ hấp phụ Red 21 50 3.3.3 Ảnh hƣởng thời gian lên độ hấp thụ Red 21 vật liệu FO/AC Thời gian tiếp xúc chất hấp phụ chất bị hấp phụ vấn đề quan trọng liên quan đến khả hấp phụ vật liệu Thời gian ngắn chưa đủ để ô hoạt tính (active sites) bề mặt chất hấp phụ đạt cân với nồng độ chất màu dung dịch; ngược lại, thời gian dài lượng chất bị hấp phụ tích tụ bề mặt chất hấp phụ không tăng đạt đến trạng thái cân Thời gian cân hấp phụ khoảng thời gian cần thiết cho trình hấp phụ giải hấp đạt trạng thái cân Tại thời điểm cân bằng, lượng chất bị hấp phụ từ dung dịch đến bề mặt vật liệu hấp phụ lượng chất bị giải hấp từ bề mặt vật liệu hấp phụ vào dung dịch Quá trình hấp phụ bao gồm bước: trình di chuyển chất bị hấp phụ từ dung dịch đến bề mặt chất hấp phụ, hấp phụ bề mặt khuếch tán vào lỗ xốp chất hấp phụ Do đó, tùy thuộc vào tính chất, đặc tính chất hấp phụ khác thời gian cần thiết để trình hấp phụ đạt trạng thái cân khác Hình 3.11 trình bày ảnh hưởng thời gian đến độ hấp phụ Red 21 vật liệu FO/AC Kết cho thấy, trình hấp phụ chất màu Red 21 vật liệu FO/AC tăng nhanh 30 phút Trong khoảng thời gian từ 30 – 60 phút tiếp theo, trình hấp phụ vật liệu diễn chậm dần đạt trạng thái cân sau khoảng 60 phút Như vậy, thời gian cần thiết để trình hấp phụ đạt trạng thái cân 60 phút vật liệu FO/AC Hiện tượng độ hấp phụ tăng nhanh 30 phút lý giải lúc đầu số lượng ô hoạt tính bề mặt vật liệu có sẵn, sau vị trí hoạt động bề mặt FO/AC bị ion chất màu chiếm giữ, trình hấp phụ diễn chậm dần đạt trạng thái cân 51 Hình 3.11 Ảnh hưởng thời gian lên độ hấp phụ Red 21 vật liệu FO/AC Hình 3.12 biểu diễn hiệu suất hấp phụ phổ UV-Vis dung dịch Red 21 ban đầu sau trình hấp phụ vật liệu FO/AC theo thời gian Kết cho thấy, hiệu suất hấp phụ tăng dần đạt giá trị lớn ~ 91,3 % (Hình 3.12a) đồng thời độ hấp thụ giảm dần từ 0,956 xuống 0,064 (Hình 3.12b) Hình 3.12 (a) Hiệu suất hấp phụ (b) Phổ UV-Vis dung dịch Red 21 ban đầu sau hấp phụ thời gian khác vật liệu FO/AC 52 3.3.4 Ảnh hƣởng nhiệt độ lên hấp phụ Để nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ lên hấp phụ Red 21, tiến hành thí nghiệm điều kiện: 25 ml dung dịch Red 21 nồng độ 50 mg/L pH = khối lượng vật liệu 20 mg, lắc dung dịch với tốc độ 150 vòng/phút, thời gian hấp phụ từ ÷ 90 phút, nhiệt độ 20oC, 30oC 40oC Lọc lấy phần dung dịch, xác định nồng độ Red 21 lại dung dịch sau hấp phụ Tính hiệu suất hấp phụ vật liệu hấp phụ Red 21 Kết trình bày Hình 3.13 Hình 3.13 Ảnh hưởng nhiệt độ lên độ hấp phụ Red 21 vật liệu FO/AC Kết hình 3.13 cho thấy, độ hấp phụ Red 21 vật liệu FO/AC tăng lên nhiệt độ tăng Khi nhiệt độ tăng từ 20oC tới 40oC hiệu suất cực đại đạt tăng từ 80,7 % đến 94,6 % Điều giải thích gia tăng tính linh động ion thuốc nhuộm nhiệt độ tăng [45] Khi nhiệt độ tăng lên làm cho số phân tử chất màu ngày tăng, khả tương tác với bề mặt chất hấp phụ tăng lên Hơn nữa, nhiệt độ tăng tạo hiệu ứng trương nở cấu trúc bên vật liệu hấp phụ, điều làm cho thâm nhập thuốc nhuộm lớn [46] 53 3.3.5 Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch Để khảo sát ảnh hưởng nồng độ tới khả hấp phụ Red 21, chúng tơi tiến hành thí nghiệm với nồng độ hấp phụ khác từ 50 – 600 mg/L Sau xác định lại nồng độ ban đầu dung dịch Red 21 tiến hành hấp phụ thời gian 60 phút, với tốc độ 150 vòng/phút Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ đến khả hấp phụ tình bày hình 3.14 Hình 3.14 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu C0 Red 21 lên độ hấp phụ FO/AC Từ kết trình thực nghiệm trình bày qua đồ thị Hình 3.13 ta thấy, ban đầu tăng dần nồng độ dung dịch Red 21 dung lượng hấp phụ q tăng hiệu suất hấp phụ H giảm Nhưng đến nồng độ dung dịch từ 400 mg/L đến 600 mg/L dung lượng hấp phụ q tăng không đáng kể Từ kết khảo sát tính đựợc dung lượng cực đại FO/AC 28.3 mg/g hiệu suất hấp phụ giảm tới giá trị nhỏ 12.9 % Sự gia tăng khả hấp phụ tăng nồng độ Red 21 vị trí bề mặt có sẵn ô hoạt động nhiều bề mặt FO/AC Khi nồng độ ban đầu Red 21 tăng 54 nữa, khả hấp phụ gần không đổi, điều khả hấp phụ hạt nano bị suy giảm vị trí tự liên kết bị dần Nói cách khác, độ bão hịa vị trí hấp phụ bề mặt chất hấp phụ nồng độ Red 21 tăng lên, khả hấp phụ bị bão hịa Kết tương tự kết trước tác giả Văn Hữu Tập cộng [47, 48] 55 KẾT LUẬN Nội dung luận văn tóm lược qua kết luận sau: Đã chế tạo thành cơng vật liệu than hoạt tính AC từ vỏ bưởi Than hoạt tính AC có cấu trúc xốp diện tích bề mặt lớn Đã chế tạo thành công vật liệu nano Fe3O4 phương pháp đồng kết tủa Kết cho thấy, hạt nano Fe3O4 có dạng hình cầu với kích thước đồng ~ 16 nm Đã chế tạo thành công vật liệu nanocomposit Fe3O4 AC phương pháp đồng kết tủa Kết cho thấy, hạt nano Fe3O4 có dạng hình cầu với kích thước ~ 25 nm có liên kết chặt chẽ với chất AC Khi AC composit với hạt nano Fe3O4 làm tăng độ xốp diện tích bề mặt riêng lên Điều giúp cho vật liệu composit khả xử lí hấp phụ cao chất màu hữu nước Đã thử nghiệm thành công ứng dụng vật liệu nanocomposit Fe3O4/AC xử lý nhanh chất màu Red 21 nước Kết cho thấy, vật liệu nanocomposit Fe3O4/AC cho khả xử lý chất màu Red 21 cao AC Sự hấp phụ vật liệu nanocomposit Fe3O4/AC phụ thuộc mạnh vào độ pH, nhiệt độ môi trường, thời gian khảo sát tỉ lệ composit Hiệu suất hấp phụ chất màu Red 21 đạt ~ 94,6 % thời gian 60 phút nhiệt độ khảo sát 40 oC ứng với tỉ lệ ion Fe AC 6:1 Thời gian để đạt trạng thái cân hấp phụ ~ 60 phút dung lượng hấp phụ cực đại đạt ~ 25,02 mg/g Hướng phát triển đề tài Nghiên cứu hấp phụ theo mơ hình động học bậc hai đẳng nhiệt Langmuir Nghiên cứu quy trình thu hồi khả tái sử dụng vật liệu sử dụng từ trường Nghiên cứu khảo sát thử nghiệm hiệu xử lý hấp phụ nguồn nước nhiễm số kim loại nặng chất mãu hữu khác 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Thân Đức Hiền, Đào Vân Trường, Nguyễn Thị Lan, Nguyễn Phúc Dương, (2005) Tính chất siêu thuận từ hạt nano CoxFe3-xO4, Kỷ yếu hội nghị Vật lý toàn quốc lần thứ VI, 1022 - 1026 [2] Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005) Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật, Hà Nội [3] Đặng Trần Phịng, Trần Hiếu Nhuệ (2005) Xử lí nước cấp nước thải dệt nhuộm, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội Tiếng Anh [4] Alqadami, Ayoub Abdullah, Mu Naushad, Mohammad Abulhassan Abdalla, Mohammad Rizwan Khan, and Zeid Abdullah Alothman (2016) Adsorptive Removal of Toxic Dye Using Fe3O4−TSC Nanocomposite: Equilibrium, Kinetic, and Thermodynamic Studies Journal of Chemical and Engineering Data 61(11):3806–13 [5] Saini, Jyoti, V K Garg, R K Gupta, and Navish Kataria (2017) Removal of Orange G and Rhodamine B Dyes from Aqueous System Using Hydrothermally Synthesized Zinc Oxide Loaded Activated Carbon (ZnO-AC) Journal of Environmental Chemical Engineering 5(1):884–92 [6] Ji, Yumei, Chenguang Ma, Jie Li, Haiyan Zhao, Qianqian Chen, Mingxue Li, and Hongling Liu (2018) A Magnetic Adsorbent for the Removal of Cationic Dyes from Wastewater Nanomaterials 8(9):1–13 [7] Demirbas, Ayhan (2009) Agricultural Based Activated Carbons for the Removal of Dyes from Aqueous Solutions: A Review Journal of Hazardous Materials 167(1–3):1–9 [8] Salleh, M.A.M., Mahmoud, D.K., Karim, W.A.W.A., Idris, A., (2011) Cationic and anionic dye adsorption by agricultural solid wastes: a comprehensive review Desalination 280, 1–13 [9] Gupta, V.K., Suhas, (2009) Application of low-cost adsorbents for dye removal – a review J Environ Manage 90, 2313–2342 [10] Seema Joshia, V K Garga, Navish Katariab, K Kadirveluc (2019) Applications of Fe3O4@AC nanoparticles for dye removal from simulated wastewater Chemosphere, Volume 236, 124280 57 [11] Joshi, S., Garg, V.K., Saini, J., Kadirvelu, K., (2018) Removal of Toulidine Blue O Dye from Aqueous Solution by Silica-Iron Oxide Nanoparticles Mater Focus 7, 146–147 [12] Kataria, N., Garg, V.K., Jain, M., Kadirvelu, K (2016) Preparation, characterization and potential use of flower shaped Zinc oxide nanoparticles (ZON) for the adsorption of Victoria Blue B dye from aqueous solution Adv Powder Technol 27, 1180–1188 [13] Yumei Ji, Chenguang Ma et al (2018) A Magnetic Adsorbent for the Removal of Cationic Dyes from Wastewater Nanomaterials 8, 710 [14] Nizamuddin Sabzoi et al (2018), Oxide Nanomaterials for the Removal of Heavy Metals and Dyes From Waste water Nanoscale Materials in Water Purification Publisher: Elsevier [15] Ahmad Badeenezhad, Abooalfazl Azhdarpoor, Shima Bahrami & Saeed Yousefinejad (2019) Removal of methylene blue dye from aqueous solutions by natural clinoptilolite and clinoptilolite modified by iron oxide nanoparticles Molecular Simulation, 45:7, 564-571 [16] T.J.Bastow, A Trinchi (2009) NMR analysis of ferromagnet: Fe oxides, Solid State Nuclear Magnetic Resonance 35, 25 – 31 [17] Cornell RM and Schwertmann U (1996) The iron oxides VCH Press, Weinheim, Germany [18] Tevhide Ozkayaa, Muhammet S Toprakb, Abdulhadi Baykal, Huseyin Kavasc, Yuksel Koseogluc, Bekir Aktas (2009) Synthesis of Fe3O4 nanoparticles at 100 o C and its magnetic characterization Journal of Alloys and Compounds, 472, 18– 23 [19] M.E Compeán-Jasso et al., (2008) Magnetic properties of magnetite nanoparticles synthesized by forced hydrolysis Materials Letters 62, 4248–4250 [20] Kodama R H., Makhlouf S A., Berkowitz A E., (1997) Finite size effects in antiferromagnetic NiO nanoparticles Physical Review Letters, 79, pp 1393 1396 [21] Gangopadhyay S., Hadjipanayis G C., Dale B., Sorensen C M., K.J Klabunde, Papaefthymiou V., Kostikas A., Changwen Hu (1992) Magnetic properties of ultrafine iron particles Phys Rev B, 45, pp 9778 [22] Coey J M D., (1971) Noncollinear spin arrangement in ultrafine ferrimagnetic crystallites Physical Review Letters, 27, pp 1140-1142 58 [23] Goya G F., Berquo T S., Fonseca F C., (2003) Static and dynamic magnetic properties of spherical magnetite nanoparticles Journal of Applied Physics, 94, pp 3520-3525 [24] McCurrie R.A (1994) Ferromagnetic Materials Structure and Properties, Academic Press, San Diego [25] Yang Haitao, Ogawa Tomoyuki, Hasegawa Daiji, Takahashi Migaku (2008) Synthesis and magnetic properties of monodisperse magnetite nanocubes Journal of Applied Physics, 103, pp 07D526 [26] Zeng Hao, Rice Philip M., Wang Shan X., Sun Shouheng (2004) Shape controlled synthesis and shape-induced texture of MnFe2O4 nanoparticles Journal of the American Chemical Society, 126, pp 11458-11459 [27] Hai Tran Hoang, Phuc Le Hong, Dung Doan Thi Kim, Huyen Nguyen Thi Le, Long Bui Duc, Vinh Le Khanh (2007) Iron oxide nanoparticles with biocompatiblestarch and dextran coating for biomedicine applications, in: Proceeding of IWNA2007, Vung Tau, Vietnam, pp 90 - 96 [28] Phu N D., Ngo D T., Hoang L H., Luong N H., Chau N., Hai N H (2011) Crystallization process and magnetic properties of amorphous iron oxide nanoparticles Journal of Physics D: Applied Physics, 44, p 345002 [29] Phu N D., Phong P C., Chau N., LuongN H., Hoang L H., Hai N H (2009) A arsenic removal from water by magnetic Fe1-xCoxFe2O4 and Fe1-yNiyFe2O4 nanoparticles Journal of Experimental Nanoscience, 4, pp 253 - 258 [30] Luong Nguyen Hoang, Hai Nguyen Hoang, Phu Nguyen Dang , MacLaren D A (2011) Co–Pt nanoparticles encapsulated in carbon cages prepared by sonoelectrodeposition Nanotechnology, 22, pp 285603 - 285611 [31] Vaidyanathan G., Sendhilnathan S, Arulmurugan R (2007) Structural and magnetic properties of Co1−xZnxFe2O4 nanoparticles by co-precipitation method Journal of Magnetism and Magnetic Materials 313: 293 – 299 [32] Maryam Ghasemi, Somaye Mashhadi, Javad Azimi-Amin (2018) Fe3O4/AC nanocomposite as a novel nano adsorbent for effective removal of cationic dye: Process optimization based on Taguchi design method, kinetics, equilibrium and thermodynamics J Water Environ Nanotechnol 3(4): 321-336 [33] He, F., Fan, J., Ma, D., Zhang, L., Leung, C., & Chan, H L (2010) The attachment of Fe3O4 nanoparticles to graphene oxide by covalent bonding Carbon, 48, pp 3139–3144 59 [34] Xie, G., Xi, P., Liu, H., Chen, F., Huang, L., Shi, Y., Hou, F., Zeng, Z., Shao, C and Wang, J (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, pp 1033–1039 [35] J R Dennison, M Holtz, G Swain (1996) Raman Spectroscopy of Carbon Materials Spectroscopy, 11(8), 38-45 [36] S Reich, C Thomsen (2004) Raman spectroscopy of graphite Phil Trans Royal Soc London, A362, 2271 [37] Mitchell E, De Souza F, Gupta RK (2015) Probing on the hydrothermally synthesized iron oxide nanoparticles for ultra-capacitor applications Powder Technol 272:295–299 [38] S Tiwari, D M Phase and R J Choudhary (2008) Probing antiphase boundaries in Fe3O4 thin films using micro-Raman spectroscopy Appl Phys Lett 93, 234108 [39] Munagapati, Venkata Subbaiah, Jet Chau Wen, Chih Long Pan, Yuvaraja Gutha, and Jyh Horng Wen (2019) Enhanced Adsorption Performance of Reactive Red 120 Azo Dye from Aqueous Solution Using Quaternary Amine Modified Orange Peel Powder Journal of Molecular Liquids 285:375–85 [40] Aksakal, Ozkan and Handan Ucun (2010) Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic Studies of the Biosorption of Textile Dye (Reactive Red 195) onto Pinus Sylvestris L Journal of Hazardous Materials 181(1–3): 666–72 [41] Aksu, Z and G.D.ăonmez (2003) A comparative study on the biosorption characteristics of some yeasts for Remazole Blue reactive dye Chemosphere., 50: 1075-1083 [42] Kataria, N., Garg, V.K., (2019) Application of EDTA modified Fe3O4/sawdust carbon nanocomposites to ameliorate methylene blue and brilliant green dye laden water Environ Res 172, 43–54 [43] Ali, A.F., Kovo, A.S., Adetunji, S.A., (2017) Methylene Blue and Brilliant Green Dyes Removal from Aqueous Solution Using Agricultural Wastes Activated Carbon Journal of Encapsulation and Adsorption Sciences 7, 95-107 357 [44] Saini, J., Garg, V K., Gupta, R K., Kataria, N., (2017) Removal of Orange G and Rhodamine B dyes from aqueous system using hydrothermally synthesized zinc oxide loaded activated carbon (ZnO-AC) J Environ Chem Eng 5, 884-892 60 [45] Khoshsang, Hossein, Ali Ghaffarinejad, Hojjat Kazemi, and Sedighe Jabarian (2018) Synthesis of Mesoporous Fe3O4 and Fe3O4/C Nanocomposite for Removal of Hazardous Dye from Aqueous Media J Water Environ Nanotechnol 3(3): 191–206 [46] Ghasemi, Maryam, Somaye Mashhadi, and Javad Azimi-Amin (2018) Fe3O4 /AC Nanocomposite as a Novel Nano Adsorbent for Effective Removal of Cationic Dye: Process Optimization Based on Taguchi Design Method, Kinetics, Equilibrium and Thermodynamics J Water Environ Nanotechnol 3(4): 321–36 [47] Huu Tap Van, Thi Minh Phuong Nguyen, Vu Thi Thao, Xuan Hoa Vu, Tien Vinh Nguyen, Lan Huong Nguyen (2018) Applying Activated Carbon Derived from Coconut Shell Loaded by Silver Nanoparticles to Remove Methylene Blue in Aqueous Solution Water Air Soil Pollut 229:393 [48] Lan Huong Nguyen, Thi Minh Phuong Nguyen, Huu Tap Van, Xuan Hoa Vu, Thi Lan Anh Ha, Thi Hong Vien Nguyen, Xuan Hoan Nguyen, X.C Nguyen (2019) Treatment of Hexavalent Chromium Contaminated Wastewater Using Activated Carbon Derived from Coconut Shell Loaded by Silver Nanoparticles: Batch Experiment Water Air Soil Pollut 230:68 ... tài luận văn ? ?Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite Fe3O4/ AC định hướng ứng dụng xử lý môi trường? ?? Mục tiêu đề tài: - Chế tạo thành công vật liệu Fe3O4 nanocomposite Fe3O4/ AC phương pháp... THÙY NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE Fe3O4/ AC ĐỊNH HƢỚNG XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành: Quang học Mã số: 84 40 110 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN HẢO... pháp xử lý - Chế tạo vật liệu than hoạt tính từ vỏ bưởi, nano Fe3O4 vật liệu tổ hợp chúng - Nghiên cứu số tính chất cấu trúc, hình thái tính chất quang vật liệu chế tạo - Nghiên cứu xử lý chất