NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO FE0 TRÊN NỀN POLYME VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÍ HỢP CHẤT HỮU CƠ CHỨA CLO

Và công nghệ nano ra đời để giải quyết vấn đề bức thiết này . Đối tượng nghiên cứu của công nghệ nano là vật liệu nano . Một số nước phát triển trên thế giới như Mỹ, Nhật và các nước châu Âu đã nhìn nhận công nghệ nano như một trong những lĩnh vực triển vọng nhất cuả thế kỷ 21 , được đầu tư nghiên cứu mạnh mẽ để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm nguồn nước do hợp chất chứa Clo nói riêng. Các hợp chất Clo hữu cơ nằm trong các hợp chất được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp . Các hợp chất Clo hữu cơ có tác động mạnh tới môi trường vì chúng rất độc và khó phân hủy khi đốt cháy . Các chất này là thường là các hợp chất Clo hữu cơ mạch vòng , ổn định về cấu trúc hóa học nên tồn tại rất bền vững và có thể luân chuyển trong môi trường . Đặc biệt các chất này còn có thể tích lũy trong cơ thể người và động vật thông qua thức ăn . Thời gian phân hủy và chuyển hóa các hợp chất này thường kéo dài hàng chục năm và thường để lại những hậu quả và di chứng nặng nề cho con người và động vật. Hợp chất hữu cơ chứa Clo khi ở trong môi trường nước dẫn đến nguồn nước bị ô nhiễm chất hữu cơ làm cho nước có màu sắc và mùi vị khó chịu, có nhiều hợp chất độc hại và gây tác động xấu đến sức khoẻ con người. Vì vậy, tôi tiến 2 hành đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano Fe0 trên nền polyme và ứng dụng xử lí hợp chất hữu cơ chứa clo ” Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Xác định được phương pháp tổng hợp vật liệu nano Fe0 trên nền Chitosan - Nghiên cứu khả năng xử lí hợp chất hữu cơ chứa clo của vật liệu nano Fe0 trên nền Chitosan. - Xác định được điều kiện tối ưu xử lý hợp chất hữu cơ chứa Clo của vật liệu nano Fe0 trên nền Chitosan

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG = = = = = = = = KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO FE TRÊN NỀN POLYME VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÍ HỢP CHẤT HỮU CƠ CHỨA CLO Người thực : NGUYỄN PHƯƠNG THÚY Lớp : MTC Khóa : 57 Chuyên ngành : MÔI TRƯỜNG Giáo viên hướng dẫn : ThS LÊ THỊ THU HƯƠNG HÀ NỘI – 2016 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG = = = = = = = = KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO FE TRÊN NỀN POLYME VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÍ HỢP CHẤT HỮU CƠ CHỨA CLO Người thực : NGUYỄN PHƯƠNG THÚY Lớp : MTC Khóa : 57 Chuyên ngành : MÔI TRƯỜNG Giáo viên hướng dẫn : ThS LÊ THỊ THU HƯƠNG Địa điểm thực tập : BỘ MƠN HĨA – KHOA MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình thực tập, ngồi nỗ lực thân tơi cịn nhận giúp đỡ nhiệt tình tập thể, cá nhân ngồi trường -Trước hết, tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình giáo viên hướng dẫn ThS.Lê Thị Thu Hương động viên, tận tình bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực luận văn tốt nghiệp - Xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu Học Viện Nông nghiệp Hà Nội, thầy cô khoa Môi trường đặc biệt thầy mơn Hóa tạo điều kiện thuận lợi cho thực đề tài - Cuối xin cảm ơn gia đình, bạn bè người thân ln bên cạnh cổ vũ, động viên giúp đỡ vượt qua khó khăn Hà Nội, ngày 23 tháng năm 2016 Sinh Viên Nguyễn Phương Thúy i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.Tổng quan công nghệ nano 1.1Khái niệm công nghệ nano 1.2 Tiềm công nghệ Nano 1.3 Vật liệu nano 1.3.1 Phương pháp chế tạo vật liệu nano 1.4 Ứng dụng công nghệ nano xử lý môi trường 1.4.1 Ứng dụng xử lý môi trường nước 1.4.2 Ứng dụng xử lý mơi trường khơng khí 13 Tổng quan Fe ứng dụng nano Fe xử lý HCHC chứa clo 15 2.1 Sắt 15 2.2 Ứng dụng nano Fe xử lí HCHC 17 Tổng quan hợp chất hữu chứa clo 21 3.1 Khái niệm 21 3.2 Nguồn gốc hợp chất clo hữu 22 3.3 Độc tính hợp chất Clo hữu 22 3.4 Hợp chất hữu chứa Clo TCE 23 3.5 Ảnh hưởng TCE tình trạng nhiễm TCE môi trường 25 Tổng quan vật liệu nano Fe0 Chitosan 27 4.1 Khái niệm chitosan 27 4.1.1 Nguồn gốc 27 4.1.3 Cấu trúc hoá học chitosan vài dẫn xuất 29 ii 4.1.4 Tính chất vật lý chitin/chitosan 29 4.1.5 Tính chất hố học chitin/chitosan 29 4.1.6 Khả hấp phụ tạo phức với ion kim loại chuyển tiếp chitin/chitosan vài dẫn xuất 30 4.1.7 Một số ứng dụng chitin /chitosan dẫn xuất 31 4.2 Khả khử Clo vật liệu nano Fe0 chitosan 31 CHƯƠNG II : NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 Đối tượng nghiên cứu 33 Phạm vi nghiên cứu 33 Phương pháp nghiên cứu 33 4.1 Phương pháp thu thập số liệu 33 4.2 Phương pháp tiến hành thí nghiệm 33 4.2.1 Phương pháp điều chế vật liệu nano Fe0 34 4.2.2 Phương pháp kiểm tra đặc tính vật liệu 34 4.2.3 Phương pháp khảo sát khả xử lí Fe Fe0 nano với hợp chất hữu chứa clo 35 4.3 Phương pháp xử lí số liệu 35 CHƯƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Chế tạo vật liệu nano Fe0 Chitosan 36 3.2 Tính chất vật liệu 36 3.3 Khảo sát khả xử lý TCE vật liệu 38 3.3.1 Khảo sát thay đổi theo thời gian 38 3.3.2 Khảo sát thay đổi theo pH 40 3.3.4 Khảo sát thay đổi theo khối lượng vật liệu nano 41 3.3.5 Khảo sát thay đổi theo khối lượng vật liệu nano, pH thời gian lắc 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 iii DANH MỤC VIẾT TẮT MEMS micro-electromechanical systems : hệ thống vi điện TNHH Trách nhiệm hữu hạn ZVI Zero-Valent Iron : trạng thái hóa trị Fe CCN Cụm cơng nghiệp GS TSKH TS HCHC Giáo sư tiến sĩ khoa học Tiến sĩ Hợp chất hữu MRI Chụp Cộng hưởng từ TCE Trichloroethylene PCE Perchloroethylene SEM Phương pháp kính hiển vi điện tử quét iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Những hợp chất xử lý dễ dàng nano Fe0 Bảng 3.1 Kết phân tích mối tương quan thời gian hiệu suất xử lý TCE 39 Bảng 3.2 Kết phân tích mối tương quan pH hiệu suất xử lý TCE 40 Bảng 3.3 Kết phân tích mối tương quan khối lượng vật liệu hiệu suất xử lý TCE 42 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc phân tử nano Hình 1.2 Ống nano lọc nước 11 Hình 1.3 Cấu tạo phân tử TCE 23 Hình 1.4 cấu trúc chitin / chitosan Hình 1.5 Cấu trúc chitin 29 Hình 1.6 Cấu trúc chitosan (hay Poliglusam; Deacetylchitin; Poly(D)glucosamine) 29 Hình 3.1 Vật liệu trước sau sấy 36 Hình 3.2 Hình ảnh bề mặt vật liệu chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 37 Hình 3.3 Cấu tạo mơ hình vẽ vật liệu nano sắt Hóa trị 38 Hình 3.4: Biểu đồ mối quan hệ thời gian lắc mẫu hiệu suất xử lý TCE 39 Hình 3.5: Biểu đồ mối quan hệ pH hiệu suất xử lý TCE 40 Hình 3.6: Biểu đồ mối quan hệ khối lượng vật liệu hiệu suất xử lý TCE 42 vi ĐẶT VẤN ĐỀ Tính cấp thiết đề tài Trong vài thập kỷ vừa qua, Việt Nam, phát triển khoa học công nghệ đô thị hố làm tăng nhiễm mơi trường nguồn khí thải, nước thải chất thải rắn không sử lý cách triệt để Q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa diễn mạnh mẽ nước làm thay đổi hàng ngày kinh tế xã hội mặt sống Đồng thời phát triển gây vấn đề nhiễm mơi trường nói chung , nhiễm nguồn nước nói riêng mà nhiễm chất hữu nguồn nước có chiều hướng gia tăng mạnh mẽ Một số tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước hợp chất hữu chứa Clo Và công nghệ nano đời để giải vấn đề thiết Đối tượng nghiên cứu công nghệ nano vật liệu nano Một số nước phát triển giới Mỹ, Nhật nước châu Âu nhìn nhận cơng nghệ nano lĩnh vực triển vọng cuả kỷ 21 , đầu tư nghiên cứu mạnh mẽ để giải vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung nhiễm nguồn nước hợp chất chứa Clo nói riêng Các hợp chất Clo hữu nằm hợp chất sử dụng rộng rãi công nghiệp Các hợp chất Clo hữu có tác động mạnh tới mơi trường chúng độc khó phân hủy đốt cháy Các chất thường hợp chất Clo hữu mạch vòng , ổn định cấu trúc hóa học nên tồn bền vững luân chuyển môi trường Đặc biệt chất cịn tích lũy thể người động vật thông qua thức ăn Thời gian phân hủy chuyển hóa hợp chất thường kéo dài hàng chục năm thường để lại hậu di chứng nặng nề cho người động vật Hợp chất hữu chứa Clo môi trường nước dẫn đến nguồn nước bị nhiễm chất hữu làm cho nước có màu sắc mùi vị khó chịu, có nhiều hợp chất độc hại gây tác động xấu đến sức khoẻ người Vì vậy, tơi tiến hành đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano Fe polyme ứng dụng xử lí hợp chất hữu chứa clo ” Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Xác định phương pháp tổng hợp vật liệu nano Fe0 Chitosan - Nghiên cứu khả xử lí hợp chất hữu chứa clo vật liệu nano Fe0 Chitosan - Xác định điều kiện tối ưu xử lý hợp chất hữu chứa Clo vật liệu nano Fe0 Chitosan tỷ lệ thuận với hàm lượng Fe đạt tối đa từ 14,3 – 21,4 % trọng lượng hỗn hợp, giảm tăng hàm lượng Fe Quá trình xử lý dựa theo phương trình: 4Fe0 → 4Fe2+ + 8eCl2CHCl + H+ + 8e- → C2H6 + 3ClTrong nghiên cứu vấn đề này, J.Phys.chem, 2007, có nghiên cứu sâu tác động màng cố định khử TCE hạt nano lưỡng kim Fe/Ni màng cenllulose acetate Nghiên cứu sử dụng kim loại có kích thước nano (chiều dài