Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp và tính chất hấp phụ một số chất hữu cơ trong môi trường nước của than hoạt tính từ vỏ cà phê

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học "Nghiên cứu tổng hợp và tính chất hấp phụ một số chất hữu cơ trong môi trường nước của than hoạt tính từ vỏ cà phê" có mục đích nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ vỏ cà phê Arabica ở Sơn La với tác nhân hoạt hóa ZnCl2 nhằm tạo ra than hoạt tính có chứa nhiều mao quản trung bình, định hướng để hấp phụ chất màu hữu cơ và với tác nhân KOH nhằm tạo ra than hoạt tính có bề mặt riêng lớn, chứa nhiều mao quản nhỏ, định hướng để hấp phụ phenol trong dung dịch nước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp và tính chất hấp phụ một số chất hữu cơ trong môi trường nước của than hoạt tính từ vỏ cà phê BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI TẠ HỮU SƠN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ TÍNH CHẤT HẤP PHỤ MỘT SỐ CHẤT HỮU CƠ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA THAN HOẠT TÍNH TỪ VỎ CÀ PHÊ Chuyên ngành: Hóa lí thuyết và hóa lí Mã số: 9.44.01.19 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC HÀ NỘI – 2022 Công trình được hoàn thành tại: Trường ĐHSP Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS Lê Văn Khu 2. PGS.TS Lương Thị Thu Thuỷ Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Thị Hồng Liên Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Phản biện 2: PGS.TS. Võ Viễn Trường Đại học Quy Nhơn Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Thanh Bình Trường Đại học KHTN – ĐHQG Hà Nội Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp cơ sở họp tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào hồi ….. giờ ......… ngày ....… tháng....… năm........… Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội hoặc Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Than hoạt tính là một loại vật liệu có bề mặt riêng lớn, chứa nhiều mao quản và bề mặt có chứa các nhóm chức có tính acid, base nên có khả năng hấp phụ cả chất hữu cơ và vô cơ. Than hoạt tính đã được biết đến từ lâu và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của khoa học kỹ thuật, sản xuất và đời sống. Than hoạt tính có thể được tổng hợp từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như: tre, nứa, gỗ, than đá, than bùn, than củi, than xương,… Tuy nhiên cùng với thời gian, trữ lượng các nguồn nguyên liệu này ngày càng giảm và dần tiến tới trạng thái cạn kiện. Vì vậy gần đây, nhiều nguồn nguyên liệu thay thế đã được quan tâm nghiên cứu, trong đó có phế phụ phẩm nông nghiệp. Phế phụ phẩm nông nghiệp thường có giá trị kinh tế rất thấp và được coi là những chất thải tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây ô nhiễm môi trường cần phải được xử lí. Tuy nhiên các phế phụ phẩm này lại có hàm lượng carbon khá cao, chứa chủ yếu cellulose (10 – 60%), hemicellulose (5 – 30%) và lignin (2-30%). Vì vậy tận dụng các nguồn phế thải nông nghiệp để tổng hợp than hoạt tính đang thu hút được sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước vì việc này sẽ góp phần làm tăng giá trị kinh tế của chúng và làm giảm chi phí xử lí chất thải. Xử lí nước thải chứa phenol và nước thải dệt nhuộm cũng đang là vấn đề được quan tâm nghiên cứu. Các phương pháp dùng để xử lí các loại nước thải này có thể được chia thành ba nhóm chính: phương pháp hóa lí, phương pháp hóa học và phương pháp sinh học. Trong đó phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính được đánh giá là có hiệu quả cao nhờ giá thành thấp, công nghệ đơn giản, chi phí lắp đặt hợp lý, dễ dàng kết hợp với các phương pháp khác và đặc biệt có thể xử lí được các chất ô nhiễm ở nồng độ thấp. Việt Nam là nước xuất khẩu cà phê đứng thứ hai trên thế giới với sản lượng năm 2019 đạt 1,67 triệu tấn. Với sản lượng cao, lượng vỏ cà phê thải ra hàng năm là vô cùng lớn. Hiện nay một lượng nhỏ vỏ cà phê được các hộ trồng cà phê dùng để bón vào gốc cây cà phê. Phần lớn vỏ cà phê còn lại chưa được nghiên cứu sử dụng để chuyển thành các sản phẩm hữu ích một cách hiệu quả, đặc biệt ở các tỉnh 2 Tây Bắc, trong đó có Sơn La, nơi mới phát triển trồng cây cà phê Arabica trong những năm gần đây. Lượng vỏ cà phê chưa qua xử lí này đang được thải trực tiếp ra môi trường tự nhiên và được xem là nguồn tiềm ẩn gây ô nhiễm môi trường rất cao. Với thành phần chứa khoảng 58 – 85% carbohydrate, 8 – 11% protein, 0,5 – 3% lipid, 3 – 7% khoáng chất và một lượng nhỏ các chất khác như caffeine (~ 1%), chlorogenic acid (~ 2,5%), tannins (~ 5%), vỏ cà phê được xem là nguồn nguyên liệu tiềm năng để tổng hợp than hoạt tính. Nghiên cứu chuyển hóa phế phụ phẩm nông nghiệp thành than hoạt tính trong những năm gần đây đã thu hút được sự quan tâm của nhiều cơ sở nghiên cứu ở nước ta. Song đến nay chưa có nhiều công trình nghiên cứu bài bản và chi tiết về chuyển hóa vỏ cà phê thành than hoạt tính theo định hướng ứng dụng trong xử lí ô nhiễm môi trường nước bởi các chất hữu cơ độc hại. Xuất phát từ thực tế này đề tài luận án: Nghiên cứu tổng hợp và tính chất hấp phụ một số chất hữu cơ trong môi trường nước của than hoạt tính từ vỏ cà phê tập trung vào: - Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ vỏ cà phê Arabica ở Sơn La với tác nhân hoạt hóa ZnCl2 nhằm tạo ra than hoạt tính có chứa nhiều mao quản trung bình, định hướng để hấp phụ chất màu hữu cơ và với tác nhân KOH nhằm tạo ra than hoạt tính có bề mặt riêng lớn, chứa nhiều mao quản nhỏ, định hướng để hấp phụ phenol trong dung dịch nước. - Nghiên cứu xác định các đặc trưng nhiệt động học và động học của quá trình hấp phụ thuốc nhuộm hoạt tính có kích thước phân tử lớn là RR 195 và phenol, hai loại chất hữu cơ độc hại tiêu biểu có mặt trong nước thải của nhiều ngành công nghiệp ở nước ta. Từ đó cung cấp các dữ liệu cho sự tính toán thiết kế các mô hình xử lí nước thải chứa các chất này trong thực tế. Đề tài luận án được thực hiện với mong muốn góp phần vào giải quyết hai vấn đề ở nước ta hiện nay là giải quyết nguy cơ tiềm ẩn gây ô nhiễm môi trường của vỏ cà phê, làm tăng giá trị sử dụng và giá trị kinh tế của phế phụ phẩm này. Đồng thời chỉ ra tiềm năng của việc sử dụng nguồn nguyên liệu vỏ cà phê trong việc tổng hợp than hoạt tính theo định hướng ứng dụng trong xử lí nước thải chứa phenol và nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm. 3 2. Những đóng góp mới của luận án - Đã xác định được điều kiện phù hợp để tổng hợp THT từ vỏ cà phê với bề mặt riêng và đặc trưng mao quản khác nhau, định hướng cho các ứng dụng khác nhau. THT được tổng hợp với tác nhân ZnCl 2 theo quy tr ...