Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp compozit PANi và các phụ phẩm nông nghiệp để xử lý các kim loại nặng Pb (II), Cr (VI) và Cd (II)

Mục tiêu của luận án là tổng hợp và khảo sát các đặc tính của các compozit từ polyanilin và các PPNN như: mùn cưa, vỏ đỗ, vỏ trấu, rơm, vỏ lạc bằng phương pháp hóa học; khảo sát khả năng hấp phụ ion kim loại nặng: Cr (VI), Pb (II), Cd (II) ra khỏi dung dịch nước thông qua khảo sát các yếu tố ảnh hưởng như: nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ, pH, thời gian, bản chất của chất hấp phụ; làm rõ cơ chế hấp phụ, nhiệt động học và mô hình hấp phụ các ion kim loại nặng trên vật liệu compozit từ đó nghiên cứu ứng dụng trong thực tế.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp compozit PANi và các phụ phẩm nông nghiệp để xử lý các kim loại nặng Pb (II), Cr (VI) và Cd (II) MỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của luận án Polyanilin (PANi) là một trong số ít polyme dẫn điện có nhiều ứng dụng nhất bởi cókhả năng dẫn điện tốt, bền cơ học và môi trường, thuận nghịch điện hóa cao và dễ tổnghợp. Vì vậy PANi đã và đang được quan tâm lựa chọn để lai ghép với các vật liệu khácnhằm tạo ra vật liệu mới có khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng trong các lĩnh vực khácnhau, đặc biệt là lĩnh vực hấp phụ kim loại nặng từ môi trường nước. PANi lai ghép vớiphụ phẩm nông nghiệp (PPNN) nhằm tạo ra vật liệu hấp phụ mới là vấn đề thời sự trênthế giới nhờ có nhiều ưu điểm là tận dụng được nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, phùhợp với đặc điểm kinh tế ở các nước có nền nông nghiệp phát triển, đặc biệt là Việt Nam.PPNN ở nước ta cũng mang tính đặc thù riêng nhờ khí hậu nhiệt đới nóng ẩm. Tuy nhiênhướng nghiên cứu này là mới và chưa được khai thác ở Việt Nam. Do vậy tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu sinh của mình là: “Nghiên cứu tổng hợpcompozit PANi và các phụ phẩm nông nghiệp để xử lý các kim loại nặng Pb (II), Cr(VI) và Cd (II)”.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án:Mục tiêu nghiên cứu:  Tổng hợp và khảo sát đặc tính của các compozit trên cơ sở PANi lai ghép với một số PPNN như: mùn cưa, vỏ lạc, vỏ đỗ, vỏ trấu và rơm bằng phương pháp hóa học.  Khảo sát khả năng hấp phụ ion kim loại nặng: Cr (VI), Pb (II), Cd (II) ra khỏi dung dịch nước thông qua khảo sát các yếu tố ảnh hưởng như: nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ, pH, thời gian, bản chất của chất hấp phụ; Làm rõ cơ chế hấp phụ, nhiệt động học và mô hình hấp phụ các ion kim loại nặng trên vật liệu compozit từ đó nghiên cứu ứng dụng trong thực tế.Nội dung nghiên cứu:  Tổng hợp vật liệu compozit PANi-PPNN (mùn cưa, vỏ đỗ, vỏ lạc, rơm, vỏ trấu).  Phân tích đặc trưng cấu trúc và tính chất vật liệu thông qua các phương pháp: phổ hồng ngoại IR, đo độ dẫn điện, phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM, kính hiển vi điện tử truyền qua TEM, X – Ray, phân tích nhiệt vi sai, xác định diện tích bề mặt (BET).  Khảo sát khả năng hấp phụ các ion kim loại Cr (VI), Pb (II), Cd (II) của vật liệu compozit theo các yếu tố: thời gian, pH, nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ và bản chất của vật liệu compozit.  Khảo sát cân bằng hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich.  Khảo sát mô hình động học hấp phụ của vật liệu và nhiệt động học quá trình hấp phụ cũng như cơ chế hấp phụ các ion trên vật liệu compozit.  Bước đầu thăm dò nghiên cứu, xử lý các ion kim loại nặng trên một số mẫu thực.  Nghiên cứu hấp phụ động thông qua các yếu tố: thời gian, nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ, khối lượng chất hấp phụ, từ đó nghiên cứu một số mô hình hấp phụ động 1 của Cr (VI) trên compozit PANi – vỏ lạc.3. Điểm mới của luận án:  Lần đầu tiên đã nghiên cứu tổng hợp và sàng lọc thành công một số vật liệu compozit PANi–PPNN như: PANi – vỏ lạc, PANi – vỏ đỗ và PANi – rơm theo phương pháp hóa học. Các vật liệu compozit có kích cỡ nanomet và cấu trúc dạng sợi. Trong đó compozit PANi – vỏ lạc có khả năng hấp phụ tốt nhất, với dung lượng hấp phụ Cr (VI), Pb (II) và Cd (II) cực đại đạt tương ứng 90,91; 196,08 và 140,85 mg/g; thời gian đạt cân bằng hấp phụ từ 30 ÷ 40 phút.  Đã nghiên cứu và thiết lập được mô hình hấp phụ đẳng nhiệt và xác định được các tham số trong mô hình; quá trình hấp phụ của Cr (VI), Pb (II) và Cd (II) trên các vật liệu compozit đã tổng hợp đều tuân theo phương trình động học hấp phụ bậc 2, đây là quá trình tự diễn biến (∆G0 < 0 ). Đã nghiên cứu và thiết lập được mô hình Thomas, Yoon-Nelson, Bohart –Adam áp dụng cho quy trình xử lý Cr (VI) trên compozit PANi – vỏ lạc, xác định được các tham số trong mô hình để áp dụng trong thực tiễn, điều kiện tối ưu cho quy trình tại tốc độ dòng chảy 0,5 ml/phút, nồng độ ban đầu 4,97 mg/l và chiều cao cột hấp phụ 0,8 cm đạt hiệu suất cao nhất (32,5%).4. Bố cục luận án: Luận án gồm 117 trang với 44 bảng, 73 hình vẽ và đồ thị. Kết cấu của luận án: Mở đầu(2 trang), Chương 1 Tổng quan (36 trang), Chương 2 Thực nghiệm và phương pháp nghiêncứu (09 trang), Chương 3 Kết quả và thảo luận (60 trang), Kết luận (01 trang), Phần Danhmục các công trình khoa học đã công bố (2 trang), Những đóng góp mới của luận án (1trang), Tài liệu tham khảo (08 trang) với 105 tài liệu. NỘI DUNG LUẬN ÁN CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN  Tổng quan về vật liệu compozit: khái niệm, phân loại, tính chất, ứng dụng; công nghệ chế tạo vật liệu compozit nói chung.  Tổng quan về công nghệ chế tạo vật liệu compozit trên cơ sở PANi và PPNN.  Tổng quan về ...