Nghiên cứu tổng hợp compozit ag zno than hoạt tính từ vỏ trấu và ứng dụng trong xử lý các hợp chất hữu cơ trong nước thải công nghiệp và khử khuẩn

Nghiên cứu tổng hợp compozit ag zno than hoạt tính từ vỏ trấu và ứng dụng trong xử lý các hợp chất hữu cơ trong nước thải công nghiệp và khử khuẩn Tổng quan về nước thải công nghiệp và phương pháp xử lý nước thải công nghiệp, nano bạc và ứng dụng trong diệt khuẩn, than hoạt tính và các vật liệu nano trên than hoạt tính; phương pháp thực nghiệm; kết quả và thảo luận.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Phạm Quang Minh NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP COMPOZIT Ag/ZnO/THAN HOẠT TÍNH TỪ VỎ TRẤU VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ KHỬ KHUẨN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS VŨ ANH TUẤN Hà Nội – Năm 2019 I Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu không trùng lặp với cơng trình nghiên cứu khoa học khác Các số liệu kết nghiên cứu hoàn tồn trung thực, xác chưa sử dụng để bảo vệ học vị chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Hà Nội, ngày 04 tháng 08 năm 2019 Người cam đoan: Phạm Quang Minh Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn I Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành tới thầy TS Vũ Anh Tuấn, Bộ mơn Hóa Phân tích, Viện Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội, người ln tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ tơi suốt q trình lựa chọn đề tài trình nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn tới bạn sinh viên nhóm nghiên cứu khoa học thầy Vũ Anh Tuấn đồng hành trình nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn thầy Bộ mơn Hóa Phân tích, Viện Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Luận văn tài trợ đề tài Khoa học Công nghệ cấp Bộ Giáo dục Đào tạo, mã số B2017-BKA-53, đề tài Nghiên cứu khoa học tự nhiên kỹ thuật Bộ Khoa học Công nghệ, mã số 104.05-2018.333 Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 04 tháng 08 năm 2019 Tác giả Phạm Quang Minh Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn II Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT V DANH MỤC CÁC BẢNG VI DANH MỤC CÁC HÌNH VII MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nước thải công nghiệp phương pháp xử lý nước thải công nghiệp 1.1.1 Tổng quan nước thải công nghiệp 1.1.2 Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp 1.2 Tổng quan phương pháp xử lý vi khuẩn nước thải 10 1.3 Tổng quan than hoạt tính vật liệu nano than hoạt tính 13 1.3.1 Tổng quan than hoạt tính 13 1.3.2 Tổng quan vật liệu nano cấu trúc than hoạt tính 15 1.4 Tổng quan kẽm oxit ứng dụng loại bỏ chất màu 19 1.4.1 Đặc tính cấu trúc kẽm oxit 19 1.4.2 Cơ chế xúc tác quang ZnO 21 1.5 Tổng quan nano bạc ứng dụng diệt khuẩn 24 1.5.1 Tổng quan nano bạc 24 1.5.2 Ứng dụng nano bạc diệt khuẩn 25 Chương 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 29 2.1 Phương pháp thực nghiệm 29 2.1.1 Quy trình tổng hợp than hoạt tính 30 2.1.2 Quy trình tổng hợp ZnO/AC 31 2.1.3 Quy trình tổng hợp Ag/ZnO/AC 32 2.2 Phương pháp nghiên cứu 33 2.2.1 phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu 33 Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn III Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học 2.2.2 Phương pháp đánh giá khả xử lý chất màu 37 2.2.3 Phương pháp đánh giá khả diệt vi khuẩn nước 38 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Kết phân tích tính chất vật liệu tổng hợp 39 3.1.1 Kết phân tích SEM 39 3.1.2 Kết phân tích XRD 44 3.1.3 Kết phân tích phổ FT – IR 45 3.1.4 Kết phân tích phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 46 3.2 Kết nghiên cứu khả xử lý chất màu vật liệu 49 3.2.1 Ảnh hưởng loại vật liệu khác 49 3.2.2 Ảnh hưởng pH 51 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu 55 3.2.4 Ảnh hưởng nồng độ chất màu 57 3.2.5 Cơ chế phản ứng 59 3.3 Khả kháng khuẩn vật liệu 61 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 KẾT LUẬN 63 KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn IV Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh AC Than hoạt tính Active carbon ZHC Kẽm hidroxit cacbonat Zinc hydroxide carbonate AOPs Các q trình oxi hóa nâng cao Advanced oxidation processes SEM Kính hiển vi điện tử quét Scan electron microscope XRD Nhiễu xạ tia X X-ray diffraction BET Diện tích bề mặt riêng BET Brunauer- Emmett-Teller UV-VIS Quang phổ tử ngoại khả kiến Ultraviolet–visible spectroscopy EDS Phổ tán xạ lượng tia X TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua pH Chỉ số hoạt động ion H+ dung dịch Energy-dispersive X-ray spectroscopy transmission electron microscopy Potential of hydrogen BOD Nhu cầu oxy sinh hóa Biochemical Oxygen Demand COD Nhu cầu oxy hóa học Chemical Oxygen Demand ADN axit đêôxyribônuclêic deoxyribonucleic acid Liên minh Quốc tế Hóa học International Union of Pure and túy Hóa học ứng dụng Applied Chemistry Ống đơn tường Cacbon Multi-Walled Carbon Nanotubes IUPAC MWCNT HRTEM FT-IR Kính hiển bi điện tử truyền qua độ High-resolution Transmission phân giải cao Quang phổ chuyển đổi hồng ngoại Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn Electron Microscopy Fourier-transform infrared spectroscopy V Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp theo QCVN 40:2011/BTNMT Bảng Ví dụ bảng thơng số nước thải nhà máy mía đường Bảng Ví dụ bảng thơng số nước thải bệnh viện Bảng Các hóa chất, vật liệu sử dụng để tổng hợp Ag/ZnO/AC 29 Bảng 2 Thiết bị sử dụng để tổng hợp Ag/ZnO/AC 29 Bảng Đặc tính kết cấu mẫu AC, ZnO, Ag/ZnO, ZnO/AC Ag/ZnO/AC 48 Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn VI Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1 Sơ đồ phương pháp xử lý nước thải cơng nghiệp Hình Than hoạt tính(a) cấu trúc than hoạt tính (b) 13 Hình Hình ảnh TEM nano Ag/than hoạt tính tổng hợp phương pháp (a) ngâm tẩm ướt, (b) phương pháp trộn, (c) phương pháp dùng nước nhiệt độ cao, (d) phương pháp khử giai đoạn pha nước 16 Hình Hình ảnh SEM ZnO/AC(a), HRTEM ZnO/MWCNT(b) 18 Hình Cấu trúc ZnO a- Cấu trúc rocksalt b- Cấu trúc blende (lục giác) cCấu trúc wurtzite 21 Hình Cơ chế xúc tác quang ZnO 23 Hình Cấu trúc tinh thể Bạc 24 Hình Cơ chế diệt khuẩn Ion Bạc 26 Hình Ion Bạc liên kết với ADN 28 Hình Quy trình tổng hợp than hoạt tính 30 Hình 2 Quy trình tổng hợp ZnO/AC 31 Hình Quy trình tổng hợp Ag/ZnO/AC 33 Hình Ðồ thị biểu diễn biến thiên P/V (Po - P) theo P/Po 36 Hình Ảnh chụp SEM (a) AC, (b) ZnO, (c) Ag/ZnO, (d) (e) ZnO/AC, (f) (g) Ag/ZnO/AC, (h) Ảnh chụp EDS (i) Phổ EDS Ag/ZnO/AC 43 Hình Phổ XRD mẫu AC, ZnO, Ag/ZnO, ZnO/AC, Ag/ZnO/AC 44 Hình 3 Phổ FT-IR AC, ZnO, Ag/ZnO, ZnO/AC Ag/ZnO/AC 46 Hình (a) Các đường đẳng nhiệt hấp phụ/giải hấp phụ N2 (b) Phân bố kích thước mao quản mẫu AC, ZnO, Ag/ZnO, ZnO/AC Ag/ZnO/AC 48 Hình 3.5.(a) Sự phân hủy JGB vật liệu khác ánh sáng mặt trời, (b) Đường fitting (c) Khả phân hủy chất xúc tác khác nhau: Điều kiện phản ứng: hàm lượng chất xúc tác 0,5 g/L, nồng độ JGB 10 mg/L, pH = 6,5 51 Hình (a) Ảnh hưởng pH đến phân hủy JGB ánh sáng mặt trời, (b) Đường fitting (c) Khả phân hủy dung dịch pH khác nhau: Điều kiện phản ứng: hàm lượng chất xúc tác 0,5 g/L, nồng độ JGB 10 mg/L 54 Hình (a) Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu đến phân hủy JGB, (b) Đường fitting (c) Khả phân hủy hàm lượng vật liệu khác nhau: Các điều kiện phản ứng: nồng độ JGB 10 mg/L, pH = 6,5 56 Hình (a) Ảnh hưởng nồng độ ban đầu chất màu đến phân huỷ JGB, (b) Đường fitting (c) Khả phân hủy: Các điều kiện phản ứng: hàm lượng chất xúc tác 0,5 g/L; pH = 6,5 59 Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn VII Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học Hình (a) Sự thay đổi quang phổ UV JGB trình phân huỷ thời điểm khác (b) Quy trình phân huỷ JGB chất xúc tác Ag/ZnO/AC Điều kiện phản ứng: hàm lượng chất xúc tác 0,5 g/L, nồng độ thuốc nhuộm 10 mg/L pH=6,5 60 Hình 10 Các xét nghiệm khuếch tán đĩa để đánh giá hoạt tính kháng khuẩn hợp chất (đối chứng, 50 100 mg/g) 61 Hình 11 Cơ chế hoạt động kháng khuẩn nanoflake Ag/ZnO than hoạt tính Escherichia coli 62 Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn VIII Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học MỞ ĐẦU Hiện nay, ô nhiễm nguồn nước vấn đề thách thức lớn toàn cầu Nhiều loại hợp chất hữu biết đến tác nhân gây ô nhiễm trầm trọng phenol, phẩm nhuộm tổng hợp, chất kháng sinh [1] Chúng sử dụng rỗng rãi ngành công nghiệp dệt nhuộm, mỹ phẩm, dược, thuộc da, giấy…và có mặt nước thải sau công đoạn sản xuất Sự phân tán chúng vào môi trường nước gây cản trở phát triển loài thủy sinh vật ảnh hưởng đến sức khỏe người Với đặc tính cấu trúc vịng, chất hữu bền điều kiện ánh sáng, nhiệt độ thường tồn thời gian dài Bên cạnh đó, tồn loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm Escherichia Coli, Staphylococcus Aureus… [2] nguồn nước gây vấn đề sức khỏe cho người Như việc nghiên cứu vật liệu giải chức là: xử lý chất hữu nước thải loại bỏ vi khuẩn yêu cầu cần thiết Đối với trình xử lý chất hữu có nhiều phương pháp sử dụng phương pháp vật lý bao gồm hấp phụ, trao đổi ion, đông tụ keo tụ, phương pháp hóa học q trình oxi hóa tiên tiến (AOPs), phương pháp sinh học sử dụng loại rong tảo, vi khuẩn hiếu khí kị khí Trong số phương pháp − trên, q trình AOPs dựa hình thành gốc oxi hóa (OH  ,HO− , O2 ) ứng dụng rộng rãi để phân hủy chất hữu tạo thành sản phẩm vô không độc [3] Trong số đó, q trình quang hóa thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu đặc tính giá thành thấp, hiệu cao, tiến hành điều kiện thường Vật liệu xúc tác quang biết đến oxit kim loại bán dẫn TiO2 [4], CuO [5], Fe2O3 [6], ZnO [7], ứng dụng rộng rãi quang hóa phân hủy chất hữu ZnO vật liệu đầy tiềm ưu điểm dễ dàng tổng hợp, bền nhiệt cao, rẻ tiền, bền dung dịch phản ứng, loại bỏ đa dạng hợp chất hữu Tuy nhiên, hiệu q trình quang hóa bị giảm xuống tái kết hợp nhanh chóng cặp electron lỗ trống [8] Để tăng cường hoạt tính xúc tác, ZnO biến tính cách pha tạp lượng nhỏ bạc (Ag/ZnO) Sự có Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 55 Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học Hình (a) Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu đến phân hủy JGB, (b) Đường fitting (c) Khả phân hủy hàm lượng vật liệu khác nhau: Các điều kiện phản ứng: nồng độ JGB 10 mg/L, pH = 6,5 Để nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng vật liệu cho vào, thí nghiệm oxy hóa thực cách sử dụng hàm lượng Ag/ZnO/AC khác (0,25; 0,5; 0,75 1,0 g/L) điều kiện phản ứng không đổi: nồng độ JGB 10 mg/L pH =6,5 Có thể thấy khả xử lý JGB tăng lên tăng hàm lượng chất xúc tác Sự phân huỷ JGB Ag/ZnO/AC 0,25 g/L 52,1 69,8% 20 60 phút Hiệu suất phân hủy 89,3; 93,2 99,7% hàm lượng chất xúc tác 0,5; 0,75 1,0 g/L, kết tiệm cận tới 100% 60 phút mức hàm lượng xúc tác (Hình 3.7a) Ngồi ra, thấy có gia tăng đáng kể tốc độ phản ứng JGB tăng hàm lượng chất xúc tác (Hình 3.7b) Sự gia tăng hàm lượng chất xúc tác dẫn đến gia tăng số lượng vị trí hoạt động có sẵn bề mặt chất xúc tác, mật độ hạt xúc tác khu vực chiếu sáng cải thiện [46] Tuy nhiên, hiệu suất phân huỷ giảm vượt qua giá trị giới hạn số hạt lơ lửng tăng lên, photon có bước sóng ngắn khơng thể Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 56 Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học vào hỗn hợp phản ứng giảm thâm nhập tia UV hiệu ứng tán xạ tăng [48, 49] Khả phân hủy JGB giảm tăng liều xúc tác, thấy Hình 3.7c 3.2.4 Ảnh hưởng nồng độ chất màu Để kiểm tra ảnh hưởng nồng độ chất màu phân huỷ quang xúc tác, ta tiến hành thí nghiệm với nồng độ JGB thay đổi từ đến 20 mg/L Hàm lượng vật liệu cho vào 0,5 g/L pH dung dịch 6,5 Như trình bày Hình 3.8, hiệu phân hủy số tốc độ phản ứng giảm đáng kể tăng nồng độ ban đầu JGB Hiệu suất phân hủy 20 phút số tốc độ phản ứng nồng độ mg/L 99,8% 0,515 phút-1 Trong đó, dung dịch đậm đặc hơn, chẳng hạn dung dịch có nồng độ 20 mg/L, hiệu suất phân hủy đạt 43,1% số tốc độ phản ứng 0,030 phút-1 Điều giải thích lý sau: Số lượng phân tử JGB hấp phụ vị trí hoạt động bề mặt chất xúc tác tăng lên tăng nồng độ ban đầu thuốc nhuộm JGB Do đó, hấp phụ cạnh tranh O2 OH- vị trí giảm, có nghĩa tốc độ tạo gốc O2•và OH• (các chất oxy hóa cần thiết cho tốc độ phân hủy cao) thấp Mặt khác, cách tăng nồng độ chất màu, lượng lớn phân tử chất màu với chất trung gian tạo cạnh tranh cho tổng số vị trí hoạt động khơng đổi có sẵn để hấp phụ hàm lượng Ag/ZnO/AC cố định Ngoài ra, với gia tăng nồng độ thuốc nhuộm ban đầu, dung dịch trở nên đậm màu độ dài đường photon chất xúc tác giảm tốc độ phân hủy giảm Mặc dù hiệu phân hủy tốc độ phản ứng JGB giảm nồng độ chất màu ban đầu tăng, khả phân hủy 20 phút nồng độ 10 mg/L (17,8 mg/g) Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 57 Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học cao so với nồng độ khác khả phân hủy 60 phút tăng tăng nồng độ ban đầu JGB (Hình 3.8c) Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 58 Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học Hình (a) Ảnh hưởng nồng độ ban đầu chất màu đến phân huỷ JGB, (b) Đường fitting (c) Khả phân hủy: Các điều kiện phản ứng: hàm lượng chất xúc tác 0,5 g/L; pH = 6,5 3.2.5 Cơ chế phản ứng Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 59 Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học Hình (a) Sự thay đổi quang phổ UV JGB trình phân huỷ thời điểm khác (b) Quy trình phân huỷ JGB chất xúc tác Ag/ZnO/AC Điều kiện phản ứng: hàm lượng chất xúc tác 0,5 g/L, nồng độ thuốc nhuộm 10 mg/L pH=6,5 Sự thay đổi quang phổ UV-vis JGB màu dung dịch thuốc nhuộm xác định khoảng thời gian 10 phút trình phân hủy (Hình 3.9a) Trước oxy hóa (t = 0), phổ hấp thụ JGB đặc trưng dải vùng tử ngoại nằm 288 nm dải khác vùng khả kiến nằm 393 611 nm Sự xuất đỉnh 288 nm cấu trúc giống benzen phân tử dải vùng nhìn thấy liên kết với nhiễm sắc thể chứa liên kết azo [50] Sự biến cực đại hấp thụ 611 nm với thời gian phản ứng xuất phát từ phân mảnh liên kết azo q trình oxy hóa [51] Ngoài hiệu Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 60 Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học ứng phân hủy nhanh chóng này, phân huỷ chất hấp thụ 288 nm coi chứng phân hủy mảnh thơm phân tử chất màu chất trung gian Con đường để phân hủy JGB xúc tác Ag/ZnO/AC trình bày Hình 3.9b 3.3 Khả kháng khuẩn vật liệu Xét nghiệm khuếch tán qua giếng thạch cho thấy vùng ức chế xung quanh hợp chất thử nghiệm tẩm đĩa (Hình 3.10) Điều hạt ZnO thể tính chất kháng khuẩn chống lại phát triển vi khuẩn cách hòa tan khuếch tán vào môi trường thạch Thử nghiệm xác nhận phát triển vi khuẩn hợp chất thử nghiệm thơng qua đóng góp ion giải phóng Zn2+, Ag+ Nhóm khuẩn lạc ức chế tăng trưởng bị ảnh hưởng liều lượng hợp chất thử nghiệm Vùng ức chế lớn mức cao 100 mg/g hợp chất (100 mg/g) biểu vùng ức chế cao đáng kể so với nồng độ thấp tương ứng (50 mg/g) Hoạt tính kháng khuẩn mạnh với vùng ức chế tối đa (14 mm) ghi nhận với ZnO với hàm lượng 100 mg/g Hình 10 Các xét nghiệm khuếch tán đĩa để đánh giá hoạt tính kháng khuẩn hợp chất (đối chứng, 50 100 mg/g) Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 61 Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học Hình 3.11 minh họa chế hoạt động kháng khuẩn nanoflake Ag/ZnO than hoạt tính Nanoflake Ag/ZnO gắn vào bề mặt màng tế bào, bọc màng tế bào Axit mềm (Ag+ Zn2+) tương tác với bazơ mềm (P S) ADN, đó, truyền tín hiệu bị ức chế Ngồi ra, tương tác bạc với enzyme hô hấp giải phóng nguyên tử oxy phản ứng phá hủy tế bào Những kết Ag/ZnO/AC nguyên liệu phù hợp cho lĩnh vực kháng khuẩn Hình 11 Cơ chế hoạt động kháng khuẩn nanoflake Ag/ZnO than hoạt tính Escherichia coli Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 62 Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong nghiên cứu tổng hợp thành công vật liệu: Than hoạt tính (AC) với thể tích mao quản trung bình 1,071 cm3/g diện tích bề mặt riêng lớn 1620 m2/g từ vỏ trấu Vật liệu loại bỏ chất màu JGB trình hấp phụ Than hoạt tính hấp phụ mạnh JGB sau 20 phút, khả hấp phụ 8,0 mg/g; sau hấp phụ chậm JGB sau 20 phút, khả hấp phụ 60 phút 9,5 mg/g Kẽm Oxit (ZnO) điều chế phương pháp thủy nhiệt có khả phân hủy chất màu JGB trình quang hóa hiệu thấp so với vật liệu lại Khả diệt khuẩn ecoli ZnO tốt Vật liệu ZnO/AC điều chế phương pháp thủy nhiệt có khả phân hủy chất màu JGB 60 phút 17,4 mg/g cho thấy hiệu tốt gấp hai lần so với ZnO diệt khuẩn ecoli tốt Mặc dù việc sử dụng ZnO/AC AC cho xu hướng phân huỷ chất màu tương tự nhau, màu tăng mạnh 20 phút đầu sau thay đổi khơng đáng kể 60 phút, hiệu xử lý chất màu 20 60 phút 12,4 14,6 mg/g, tốc độ phản ứng 0,042 phút-1 Compozit Ag/ZnO/AC có khả phân hủy chất màu JGB diệt khuẩn ecoli tốt Hiệu suất phân hủy số tốc độ phản ứng JGB Ag/ZnO/AC cao nhiều so với vật liệu khác, thể hiệu phân hủy 20 phút 17,8 mg/g số tốc độ phản ứng 0,12 phút-1 Sự có mặt Ag ZnO kích thước nano bề mặt AC cải thiện phân hủy quang JGB vật liệu Ag ZnO có mặt bề mặt AC cho vật liệu có khả diệt khuẩn cao cho thấy phù hợp vật liệu lĩnh vực kháng khuẩn Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 63 Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học KIẾN NGHỊ Do hạn chế thời gian nghiên cứu thử nghiệm chất màu JGB dung dịch khả diệt khuẩn ecoli điều kiện nghiên cứu phịng thí nghiệm Để ứng dụng kết nghiên cứu công nghiệp cần đánh giá lại điều kiện môi trường nơi cần xử lý nước thải Nghiên cứu mở hướng nghiên cứu khác như:  Nghiên cứu khả xử lý vật liệu với nước thải chứa loại chất màu khác nhau, điều kiện nguồn sáng khác  Nghiên cứu khả diệt nhiều loại khuẩn chứa nước thải công nghiệp, điều kiện ánh sáng, nhiệt độ, yếm khí hay hiếu khí khác  Nghiên cứu pha tạp thêm loại kim loại khác để cải thiện khả phân hủy chất màu diệt khuẩn vật liệu Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 64 Luận văn thạc sĩ khoa học Kỹ thuật hóa học TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 11 Garcia-Segura, S and E Brillas, Applied photoelectrocatalysis on the degradation of organic pollutants in wastewaters Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 2017 31: p 1-35 Ravichandran, K., N Chidhambaram, and S Gobalakrishnan, Copper and Graphene activated ZnO nanopowders for enhanced photocatalytic and antibacterial activities Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2016 93: p 82-90 Andreozzi, R., et al., Advanced oxidation processes (AOP) for water purification and recovery Catalysis Today, 1999 53(1): p 51-59 Gupta, V.K., et al., Removal of the hazardous dye—Tartrazine by photodegradation on titanium dioxide surface Materials Science and Engineering: C, 2011 31(5): p 1062-1067 Sonia, S., et al., Hydrothermal synthesis of highly stable CuO nanostructures for efficient photocatalytic degradation of organic dyes Materials Science in Semiconductor Processing, 2015 30: p 585-591 Wang, C and Z Huang, Controlled synthesis of α-Fe2O3 nanostructures for efficient photocatalysis Materials Letters, 2016 164: p 194-197 Cao, M., et al., Shape-controlled synthesis of flower-like ZnO microstructures and their enhanced photocatalytic properties Materials Letters, 2017 192: p 1-4 Ahmad, M., et al., Photocatalytic, sonocatalytic and sonophotocatalytic degradation of Rhodamine B using ZnO/CNTs composites photocatalysts Ultrasonics Sonochemistry, 2014 21(2): p 761-773 Moradi, M., M Haghighi, and S Allahyari, Precipitation dispersion of Ag–ZnO nanocatalyst over functionalized multiwall carbon nanotube used in degradation of Acid Orange from wastewater Process Safety and Environmental Protection, 2017 107: p 414-427 Zhao, X., et al., Facile synthesis of the flower-like ternary heterostructure of Ag/ZnO encapsulating carbon spheres with enhanced photocatalytic performance Applied Surface Science, 2017 406: p 254-264 Bechambi, O., et al., Photocatalytic activity of ZnO doped with Ag on the degradation of endocrine disrupting under UV irradiation and the investigation of its antibacterial activity Applied Surface Science, 2015 347: p 414-420 Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 65 Luận văn thạc sĩ khoa học 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Kỹ thuật hóa học Matai, I., et al., Antibacterial activity and mechanism of Ag–ZnO nanocomposite on S aureus and GFP-expressing antibiotic resistant E coli Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2014 115: p 359-367 VTV.vn, 70 % nước thải công nghiệp sinh hoạt chưa xử lý triệt để Available from: vtv.vn/trong-nuoc/70-nuoc-thai-cong-nghiep-vasinh-hoat-chua-duoc-xu-ly-triet-de, 2017 Korobochkin, V.V., N.V Tu, and N.M Hieu, Production of activated carbon from rice husk Vietnam IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2016 43: p 012066 Trịnh Văn Dũng, C.T.N., Bùi Xuân Hòa, Phạm Thị Bình, Nguyễn Thị Diễm Phúc, Cơng nghệ sản xuất than hoạt tính, in Hội nghị khoa học cơng nghệ lần p 1-5 Thúy, P.T.M., Chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu ứng dụng xử lý mangan nước thải, in Hội nghị xúc tác hấp phụ Nguyễn Văn Tư, N.N.M., Cacbon hoạt tính từ trấu, giải pháp tận thu phế thải nông nghiệp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, in Hội thảo quốc tế vật liệu môi sinh lần thứ 15, 2014, 7- T49 (part B) 2014 Cook, D., G Newcombe, and P Sztajnbok, The application of powdered activated carbon for MIB and geosmin removal: predicting PAC doses in four raw waters Water Research, 2001 35(5): p 1325-1333 Crittenden, J.C., et al., Removal of dissolved organic carbon using granular activated carbon Water research, 1993 27(4): p 715-721 Heo, Y.-J and S.-J Park, Synthesis of activated carbon derived from rice husks for improving hydrogen storage capacity Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2015 31: p 330-334 Liou, T.-H and S.-J Wu, Characteristics of microporous/mesoporous carbons prepared from rice husk under base-and acid-treated conditions Journal of hazardous materials, 2009 171(1): p 693-703 Li, D., et al., Preparation of porous carbons with high low-pressure CO2 uptake by KOH activation of rice husk char Fuel, 2015 139: p 68-70 Gao, Y., et al., Porous carbon made from rice husk as electrode material for electrochemical double layer capacitor Applied Energy, 2015 153: p 41-47 Wu, M.-b., et al., Template-free preparation of mesoporous carbon from rice husks for use in supercapacitors New Carbon Materials, 2015 30(5): p 471-475 Balathanigaimani, M.S., et al., Preparation of powdered activated carbon from rice husk and its methane adsorption properties Korean Journal of Chemical Engineering, 2006 23(4): p 663-668 Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 66 Luận văn thạc sĩ khoa học 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Kỹ thuật hóa học Le Van, K and T.T Luong Thi, Activated carbon derived from rice husk by NaOH activation and its application in supercapacitor Progress in Natural Science: Materials International, 2014 24(3): p 191-198 Tuan, T.Q., et al., Preparation and properties of silver nanoparticles loaded in activated carbon for biological and environmental applications Journal of Hazardous Materials, 2011 192(3): p 13211329 Selvakumar, M., et al., Nano ZnO-activated carbon composite electrodes for supercapacitors Physica B: Condensed Matter, 2010 405(9): p 2286-2289 Saleh, T.A., et al., Enhancement in photocatalytic activity for acetaldehyde removal by embedding ZnO nano particles on multiwall carbon nanotubes Chemical Engineering Journal, 2011 166(1): p 407412 Vigneshwaran, N., et al., Functional finishing of cotton fabrics using zinc oxide–soluble starch nanocomposites Nanotechnology, 2006 17(20): p 5087 Choi, O and Z Hu, Size dependent and reactive oxygen species related nanosilver toxicity to nitrifying bacteria Environmental science & technology, 2008 42(12): p 4583-4588 Jones, N., et al., Antibacterial activity of ZnO nanoparticle suspensions on a broad spectrum of microorganisms FEMS microbiology letters, 2008 279(1): p 71-76 Jingbo Mu, C.S., Zengcai Guo, Zhenyi Zhang, Mingyi Zhang, Peng Zhang, Bin Chen, Yichun Liu, High Photocatalytic Activity of ZnOCarbon Nanofiber Heteroarchitectures ACS Applied Materials & Interfaces, (2011)(3): p 590-596 Kian Mun Lee, C.W.L., Koh Sing Ngai, Joon Ching Juan, "Recent developments of zinc oxide based photocatalyst in water treatment technology: A review" Elsevier, (2016) 93((88)): p 429-432 Vinh, T.Q., nghiên cứu chế tạo vật liệu nano bạc/chất mang ứng dụng xử lý môi trường 2015 Gupta, R., et al., Visible light driven efficient N and Cu co-doped ZnO for photoinactivation of Escherichia coli RSC Advances, 2016 6(89): p 85675-85687 Pasquet, J., et al., The contribution of zinc ions to the antimicrobial activity of zinc oxide Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2014 457: p 263-274 Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 67 Luận văn thạc sĩ khoa học 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 Kỹ thuật hóa học V.A.Tu and V.A.Tuan, A facile and fast solution chemistry synthesis of porous ZnO nanoparticles for high efficiency photodegradation of tartrazine Vietnam Journal of Chemistry 2018 56: p 214-219 Wang, L., et al., Hybrid ZnO/Ag nanocomposites: Fabrication, characterization, and their visible-light photocatalytic activity Materials Letters, 2015 161: p 368-371 Park, J.H., et al., Comparative Sorption of Pb and Cd by Biochars and Its Implication for Metal Immobilization in Soils Water Air and Soil Pollution, 2013 224: p 1711 Vu, A.-T., K Ho, and C.-H Lee, Removal of gaseous sulfur and phosphorus compounds by carbon-coated porous magnesium oxide composites Chemical Engineering Journal, 2016 283: p 1234-1243 Vu, A.-T., T.N Xuan, and C.-H Lee, Preparation of mesoporous Fe2O3·SiO2 composite from rice husk as an efficient heterogeneous Fenton-like catalyst for degradation of organic dyes Journal of Water Process Engineering, 2019 28: p 169-180 Mai, L.T., L.T Hoai, and V.A Tuan, Effects of reaction parameters on photodegradation of caffeine over hierarchical flower-like ZnO nanostructure Vietnam Journal of Chemistry 2018 56: p 647-653 Bouzid, H., et al., Synthesis of mesoporous Ag/ZnO nanocrystals with enhanced photocatalytic activity Catalysis Today, 2015 252: p 20-26 Yang, X., et al., Highly effective removal of basic fuchsin from aqueous solutions by anionic polyacrylamide/graphene oxide aerogels Journal of Colloid and Interface Science, 2015 453: p 107-114 Yang, C., et al., Facile synthesis of monodisperse porous ZnO nanospheres for organic pollutant degradation under simulated sunlight irradiation: The effect of operational parameters Materials Research Bulletin, 2017 87: p 72-83 El-Sayed, G.O., M.M Yehia, and A.A Asaad, Assessment of activated carbon prepared from corncob by chemical activation with phosphoric acid Water Resources and Industry, 2014 7-8: p 66-75 Behnajady, M.A., N Modirshahla, and R Hamzavi, Kinetic study on photocatalytic degradation of C.I Acid Yellow 23 by ZnO photocatalyst Journal of Hazardous Materials, 2006 133(1): p 226-232 Zyoud, A., et al., Optimizing photo-mineralization of aqueous methyl orange by nano-ZnO catalyst under simulated natural conditions Journal of Environmental Health Science & Engineering 2015 Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 68 Luận văn thạc sĩ khoa học 50 51 Kỹ thuật hóa học Van, N.T and V.A Tuan, Photodegradation of Janus Green B on zinc oxide nanoparticles loaded on activated carbon preparation from rice husk Vietnam Journal of Chemistry, 2018 56: p 306-311 Zhang, H., Y Zhang, and D Zhang, Decolorisation and mineralisation of CI Reactive Black by the Fenton and ultrasound/Fenton methods Coloration Technology, 2007 123: p 101-105 Phạm Quang Minh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn 69 ... thải cơng nghiệp mà cịn giải vấn đề ô nhiễm môi trường từ vỏ trấu gây Từ vấn đề chúng tơi tìm hiểu chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu tổng hợp compozit Ag/ ZnO/ than hoạt tính từ vỏ trấu ứng dụng xử lý hợp chất. .. xử lý nước thải công nghiệp 1.1.1 Tổng quan nước thải công nghiệp 1.1.2 Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp 1.2 Tổng quan phương pháp xử lý vi khuẩn nước thải. .. dụng xử lý hợp chất hữu nước thải công nghiệp khử khuẩn. ” Mục đích đề tài tổng hợp thành công vật liệu Ag/ ZnO/ AC từ vỏ trấu có hoạt tính cao sử dụng phân hủy chất hữu khử khuẩn Nội dung luận