Nghiên cứu chế tạo ống vật liệu nano kết hợp giữa TiO2 và graphene oxit khử làm chất hấp phụ màu trong xử lý nước thải dệt nhuộm

Mục tiêu của nghiên cứu là so sánh, đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm kết hợp giữa TiO2 và graphene oxit khử bằng ống vật liệu nano. Quá trình so sánh và đánh giá dựa trên việc tổng hợp các tài liệu từ các nghiên cứu trước của các nhà khoa học và các bài báo khoa học.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo ống vật liệu nano kết hợp giữa TiO2 và graphene oxit khử làm chất hấp phụ màu trong xử lý nước thải dệt nhuộm NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ỐNG VẬT LIỆU NANO KẾT HỢP GIỮA TIO2 VÀ GRAPHENE OXIT KHỬ LÀM CHẤT HẤP PHỤ MÀU TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM Nguyễn Thị Phƣơng Thảo*, Nguyễn Phạm Phƣơng Thể* GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam Viện Khoa học Ứng dụng, trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh (HUTECH) TÓM TẮT Mục tiêu của nghiên cứu là so sánh, đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm kết hợp giữa TiO2 và graphene oxit khử bằng ống vật liệu nano. Qúa trình so sánh và đánh giá dựa trên việc tổng hợp các tài liệu từ các nghiên cứu trước của các nhà khoa học và các bài báo khoa học. Từ đó, kết luận về hiệu quả xử lí nước thải sau khi sử dụng ống vật liệu này giúp tăng cường trong việc phân hủy dung dịch xanh methylen (MB). Kết quả của nghiên cứu nhằm xây dựng mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu nano kết hợp giữa TiO2 và graphene oxit khử. Từ khóa: Graphene oxit khử, ống vật liệu nano, TiO2, xử lí nước thải dệt nhuộm. ABSTRACT The objective of the study is compared and evaluated the effectiveness of textile wastewater treatment combined with TiO2 and graphene oxide reduced by nanotube. The process of comparison and evaluation is based on the synthesis of documents from previous studies by scientists and scientific papers. Consequently, the conclusion on the efficiency of wastewater treatment after using this material tube enhances the decomposition of methylene blue solution (MB). The results of the study are built a model for treating textile wastewater with nano materials combining TiO 2 and reduced graphene oxide. Keywords: graphene oxide reduction, nanotubes, TiO2, wastewater treatment textile dyeing. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các ngành công nghiệp như công nghiệp sơn, dệt, in, hoá dầu... phát triển rất mạnh mẽ, đã tác động tích cực đến sự phát triển kinh tế xã hội. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích mà nó mang lại thì những tác hại mà các ngành công nghiệp này gây ra với môi trường là rất đáng lo ngại. Nước thải dệt nhuộm, đặc biệt nước thải từ một số công đoạn như nhuộm, nấu, có độ ô nhiễm rất cao (chỉ số COD và độ màu cao gấp hàng chục lần so với tiêu chuẩn thải cho phép), chứa nhiều hợp chất hữu cơ mang màu, có cấu trúc bền, khó phân hủy sinh học và có độc tính cao đối với người và động, thực vật. Vì vậy, ô nhiễm nước thải trong ngành công nghiệp dệt nhuộm là một vấn đề cần quan tâm giải quyết, nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và cải thiện môi trường sinh thái. Quang xúc tác TiO2 là công nghệ xử lý nước thải nổi bật do có ưu điểm chủ yếu là không giới hạn về chuyển khối, vận hành ở nhiệt độ thường, xúc tác có giá thành không cao, sẵn có ở dạng thương mại và không độc. Một trong những phương pháp triển vọng gần đây thường được áp dụng để xử lý nước thải là quá trình oxi hóa nâng cao (AOPs) sử dụng 2 xúc tác quang hóa, xúc tác Photo Fenton như: TiO 2, ZnO, CdS, H2O2, MFe2O4. Đặc điểm của những chất này là dưới tác động của ánh sáng sẽ sinh ra cặp electron (e-) và lỗ trống (h+) có khả năng phân hủy chất hữu cơ ô nhiễm thành những chất “sạch” với môi trường. 833 Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi lựa chọn đề tài “nghiên cứu chế tạo ống vật liệu nano kết hợp giữa TiO2 và graphene oxit khử làm chất hấp phụ màu trong xử lý nước thải dệt nhuộm” [4]. 2. TỔNG QUAN VẬT LIỆU 2.1. Giới thiệu về TiO2 2.1.1. Cấu trúc hóa học của TiO2 TiO2 có 3 dạng thù hình chính, tuy nhiên vai trò xúc tác quang của TiO2 hướng tới 2 dạng thù hình đó là Rutile và Anatase [12]. Cấu trúc của rutile và anatase có thể được mô tả trên dạng chuỗi bát diện của TiO6. Mỗi ion Ti được bao quanh bởi 1 bát diện tạo bởi sáu ion O và mỗi nguyên tử O được liên kết với ba nguyên tử Ti. Trong cấu trúc rutile mỗi bát diện được gắn kết với mười bát diện lân cận, tiếp xúc nhau ở đỉnh (hai bát diện chung một cặp O ở cạnh và tám bát diện khác nối nhau qua nguyên tử O ở góc), trong khi ở cấu trúc anatase mỗi bát diện tiếp xúc với 8 bát diện lân cận bởi các cạnh (bốn bát diện chung ở cạnh và bốn bát diện chung O ở góc). Hình 1: Các dạng thù hình của oxit titan [6]. Dạng anatase có độ bền nhiệt kém hơn pha rutile, ở nhiệt độ 915°C sẽ chuyển sang pha rutile. Dạng rutile có độ đặc khít lớn, nên khả năng chịu nhiệt cao. Rutile là dạng bền phổ biến nhất của TiO2 tuy nhiên anatase thể hiện hoạt tính quang xúc tác cao hơn. [12] 2.1.2. Tính chất hóa - lý và tính chất quang của TiO2 2.1.2.1. Tính chất hóa - lý Là chất màu trắng và khi gia nhiệt chuyển sang màu vàng, khi làm lạnh thì trở lại màu trắng. Bền cơ, bền ...