Luận văn:Nghiên cứu chế tạo hạt nano sắt hóa trị 0 (Fe0) nhằm ứng dụng trong xử lý môi trường nước : Luận văn ThS. Vật liệu và linh kiện nano (Chuyên ngành đào tạo thí điểm)
Nhà xuất bản:Trường Đại Học Công nghệ
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trƣờng, suy thoái tài nguyên và biến đổi khí hậu đang là thách
thức lớn nhất của nhân loại trong thế kỷ XXI. Các mối nguy hại này đã và đang
làm thay đổi toàn diện, sâu sắc các hệ sinh thái tự nhiên, đời sống kinh tế - xã hội,
đe dọa nghiêm trọng đến môi trƣờng, năng lƣợng, lƣơng thực trên phạm vi toàn
cầu. Đặc biệt, hiện nay tình trạng ô nhiễm trong môi trƣờng nƣớc và đất đang là
mối nguy cơ báo động. Các chất ô nhiễm đƣợc sinh ra bằng nhiều nguồn. Chẳng
hạn nhƣ việc sử dụng quá nhiều phân đạm chứa nhiều NO-3 trong nông nghiệp, ô
nhiễm thuốc bảo vệ thực vật, chất thải công nghiệp có chứa SO2, NO2 và các kim
loại nặng nhƣ chì, arsen, crom, cadimi… Tại các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở
sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc do không có công trình và
thiết bị xử lý nƣớc thải. Đối với nƣớc thải chƣa đƣợc xử lý, hàm lƣợng xyanua vƣợt
đến 84 lần, H2S vƣợt 4,2 lần, hàm lƣợng NH3 vƣợt 84 lần tiêu chuẩn cho phép.
Hàm lƣợng ion kim loại trong nƣớc thải vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép gây ảnh
hƣởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của con ngƣời. Nhiễm độc Asen trong thời gian
dài làm tăng nguy có gây ƣng thƣ bàng quang, thận, gan và phổi. Asen còn gây ra
các chứng bệnh về tim. Zn còn có khả năng gây ung thƣ đột biến, gây ngộ độc hệ
thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm. Đặc biệt, với đặc
tính tồn tại lâu trong môi trƣờng, không bị vi sinh phân hủy, khi vào cơ thể chất
hữu cơ mang màu làm tăng nguy cơ ung thƣ, sảy thai, dị tật bẩm sinh và các bệnh
về da, hô hấp. Sử dụng vật liệu nano Fe0 (nano Zero-valent iron) đang trở thành
một sự lựa chọn ngày càng phổ biến cho việc xử lý chất độc hại và khắc phục các
khu vực bị ô nhiễm. Fe hóa trị 0 là chất khử mạnh, có hoạt tính khá tốt trong các
phản ứng phân hủy các hợp chất chứa Clo, Nitơ, hợp chất chứa nhân thơm nhƣ
benzen, phenol, các hợp chất hữu cơ mang màu. Có rất nhiều phƣơng pháp để chế
tạo vật liệu sắt kích thƣớc nano nhƣ phƣơng pháp nghiền, phƣơng pháp vi nhũ
tƣơng, đồng kết tủa, khử hóa học… Trong đó, phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến
nhất để chế tạo vật liệu sắt kích thƣớc nano ứng dụng trong môi trƣờng là phƣơng
pháp khử borohiđrit. Phƣơng pháp này đơn giản, hiệu suất cao, cho hạt có kích
thƣớc nhỏ và độ đồng đều cao.
Khóa luận đƣợc thực hiện với đề tài: “Nghiên cứu chế tạo hạt nano sắt hóa
trị 0 (Fe0) nhằm ứng dụng trong xử lý môi trường nước”. Mục đích của khóa
luận là bƣớc đầu nghiên cứu chế tạo vật liệu sắt kích thƣớc nano bằng phƣơng pháp
khử borohiđrit và xem xét khả năng xử lý chất hữu cơ mang màu của vật liệu này
ở quy mô phòng thí nghiệm dựa trên phản ứng phân hủy xanh metylen.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm các nội dung sau:
- Nghiên cứu qui trình chế tạo ZVI kích thƣớc nhỏ hơn 100 nm.
- Nghiên cứu quy trình bọc hạt nano ZVI trong môi trƣờng phân tán phù hợp.
- Nghiên cứu các tính chất hạt nano ZVI và hạt ZVI bọc, xác định cấu trúc và kích
thƣớc hạt nano, hạt bọc.
- Nghiên cứu hoạt tính của hạt nano ZVI và hạt ZVI bọc trong phản ứng phân hủy
xanh metylen
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tình hình ô nhiễm môi trường nước và đất
Hiện nay, tình trạng ô nhiễm môi trƣờng nƣớc và đất đang báo động trên quy
mô toàn cầu. Các chất gây ô nhiễm đƣợc sinh ra bằng nhiều nguồn. Chẳng hạn bón
nhiều phân đạm vào thời kỳ mong muốn cho rau quả, đã làm tăng đáng kể hàm
lƣợng NO3- trong sản phẩm. Ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật. Thuốc bảo vệ thực vật
có đặc điểm rất độc đối với mọi sinh vật, tồn dƣ lâu dài trong môi trƣờng đất -
nƣớc, tác dụng gây độc không phân biệt, nghĩa là gây chết tất cả những sinh vật có
hại và có lợi trong môi trƣờng đất.
Kim loại nặng: Ô nhiễm chất thải vào môi trƣờng đất và nƣớc do hoạt động công
nghiệp. Kết quả của một số khảo sát cho thấy hàm lƣợng kim loại nặng trong đất
gần các khu công nghiệp đã tăng lên trong những năm gần đây. Từ các lò nung và
chế biến hợp kim nhƣ trong quá trình sản xuất và chế biến các loại kim loại nhƣ
đồng, niken, kẽm, bạc, cobalt, vàng và cadimi, môi trƣờng cũng bị ảnh hƣởng nặng
nề. Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con ngƣời và các động
vật khác.
Nitrat (NO3-): là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy các chất chứa nitơ có trong
chất thải của ngƣời và động vật. Trong nƣớc tự nhiên nồng độ nitrat thƣờng nhỏ
hơn 5 mg/lit. Do các chất thải công nghiệp, nƣớc chảy tràn chứa phân bón từ các
khu nông nghiệp, nồng độ của nitrat trong các nguồn nƣớc có thể tăng cao, gây ảnh
hƣởng đến chất lƣợng nƣớc sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản. Trẻ em uống nƣớc
chứa nhiều nitrat có thể bị mắc hội chứng methemoglobin (hội chứng “trẻ xanh
xao”).
Hợp chất chứa Clo: Các chất polychlorophenol (PCPs), polychlorobiphenyl
(PCBs: polychlorinated biphenyls), các hydrocacbon đa vòng ngƣng tụ (PAHs:
polycyclic aromatic hydrocacbons), các hợp chất dị vòng N, hay O là các hợp chất
hữu cơ bền vững. Các chất này thƣờng có trong nƣớc thải công nghiệp, nƣớc chảy
tràn từ đồng ruộng (có chứa nhiều thuốc trừ sâu, diệt cỏ, kích thích sinh trƣởng…).
Các hợp chất chứa Clo - chlorinated hydrocarbones nhƣ tetrachloride CCl4,
Cloroform CHCl3, Trichloroethene C2HCl3, tetrachloroethene C2Cl4… thải ra từ các
nguồn khác nhau. Các hợp chất độc hại nói trên là các tác nhân gây ô nhiễm nguy
hiểm, ngay cả khi có mặt với nồng độ rất nhỏ trong môi trƣờng.
Nhóm hợp chất phenol: Phenol và các dẫn xuất phenol có trong nƣớc thải của một
số ngành công nghiệp (lọc hoá dầu, sản xuất bột giấy, nhuộm…). Các hợp chất này
làm cho nƣớc có mùi, gây tác hại cho hệ sinh thái nƣớc, sức khoẻ con ngƣời, một
số dẫn xuất phenol có khả năng gây ung thƣ (carcinogens). TCVN 5942-1995 quy
định nồng độ tối đa của các hợp chất phenol trong nƣớc bề mặt dùng cho sinh hoạt
là 0,001 mg/l.
Các chất có màu: Nƣớc nguyên chất không có màu, nhƣng nƣớc trong tự nhiên
thƣờng có màu do các chất có mặt trong nƣớc nhƣ:
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Nhà xuất bản:Trường Đại Học Công nghệ
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trƣờng, suy thoái tài nguyên và biến đổi khí hậu đang là thách
thức lớn nhất của nhân loại trong thế kỷ XXI. Các mối nguy hại này đã và đang
làm thay đổi toàn diện, sâu sắc các hệ sinh thái tự nhiên, đời sống kinh tế - xã hội,
đe dọa nghiêm trọng đến môi trƣờng, năng lƣợng, lƣơng thực trên phạm vi toàn
cầu. Đặc biệt, hiện nay tình trạng ô nhiễm trong môi trƣờng nƣớc và đất đang là
mối nguy cơ báo động. Các chất ô nhiễm đƣợc sinh ra bằng nhiều nguồn. Chẳng
hạn nhƣ việc sử dụng quá nhiều phân đạm chứa nhiều NO-3 trong nông nghiệp, ô
nhiễm thuốc bảo vệ thực vật, chất thải công nghiệp có chứa SO2, NO2 và các kim
loại nặng nhƣ chì, arsen, crom, cadimi… Tại các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở
sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc do không có công trình và
thiết bị xử lý nƣớc thải. Đối với nƣớc thải chƣa đƣợc xử lý, hàm lƣợng xyanua vƣợt
đến 84 lần, H2S vƣợt 4,2 lần, hàm lƣợng NH3 vƣợt 84 lần tiêu chuẩn cho phép.
Hàm lƣợng ion kim loại trong nƣớc thải vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép gây ảnh
hƣởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của con ngƣời. Nhiễm độc Asen trong thời gian
dài làm tăng nguy có gây ƣng thƣ bàng quang, thận, gan và phổi. Asen còn gây ra
các chứng bệnh về tim. Zn còn có khả năng gây ung thƣ đột biến, gây ngộ độc hệ
thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm. Đặc biệt, với đặc
tính tồn tại lâu trong môi trƣờng, không bị vi sinh phân hủy, khi vào cơ thể chất
hữu cơ mang màu làm tăng nguy cơ ung thƣ, sảy thai, dị tật bẩm sinh và các bệnh
về da, hô hấp. Sử dụng vật liệu nano Fe0 (nano Zero-valent iron) đang trở thành
một sự lựa chọn ngày càng phổ biến cho việc xử lý chất độc hại và khắc phục các
khu vực bị ô nhiễm. Fe hóa trị 0 là chất khử mạnh, có hoạt tính khá tốt trong các
phản ứng phân hủy các hợp chất chứa Clo, Nitơ, hợp chất chứa nhân thơm nhƣ
benzen, phenol, các hợp chất hữu cơ mang màu. Có rất nhiều phƣơng pháp để chế
tạo vật liệu sắt kích thƣớc nano nhƣ phƣơng pháp nghiền, phƣơng pháp vi nhũ
tƣơng, đồng kết tủa, khử hóa học… Trong đó, phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến
nhất để chế tạo vật liệu sắt kích thƣớc nano ứng dụng trong môi trƣờng là phƣơng
pháp khử borohiđrit. Phƣơng pháp này đơn giản, hiệu suất cao, cho hạt có kích
thƣớc nhỏ và độ đồng đều cao.
Khóa luận đƣợc thực hiện với đề tài: “Nghiên cứu chế tạo hạt nano sắt hóa
trị 0 (Fe0) nhằm ứng dụng trong xử lý môi trường nước”. Mục đích của khóa
luận là bƣớc đầu nghiên cứu chế tạo vật liệu sắt kích thƣớc nano bằng phƣơng pháp
khử borohiđrit và xem xét khả năng xử lý chất hữu cơ mang màu của vật liệu này
ở quy mô phòng thí nghiệm dựa trên phản ứng phân hủy xanh metylen.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm các nội dung sau:
- Nghiên cứu qui trình chế tạo ZVI kích thƣớc nhỏ hơn 100 nm.
- Nghiên cứu quy trình bọc hạt nano ZVI trong môi trƣờng phân tán phù hợp.
- Nghiên cứu các tính chất hạt nano ZVI và hạt ZVI bọc, xác định cấu trúc và kích
thƣớc hạt nano, hạt bọc.
- Nghiên cứu hoạt tính của hạt nano ZVI và hạt ZVI bọc trong phản ứng phân hủy
xanh metylen
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tình hình ô nhiễm môi trường nước và đất
Hiện nay, tình trạng ô nhiễm môi trƣờng nƣớc và đất đang báo động trên quy
mô toàn cầu. Các chất gây ô nhiễm đƣợc sinh ra bằng nhiều nguồn. Chẳng hạn bón
nhiều phân đạm vào thời kỳ mong muốn cho rau quả, đã làm tăng đáng kể hàm
lƣợng NO3- trong sản phẩm. Ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật. Thuốc bảo vệ thực vật
có đặc điểm rất độc đối với mọi sinh vật, tồn dƣ lâu dài trong môi trƣờng đất -
nƣớc, tác dụng gây độc không phân biệt, nghĩa là gây chết tất cả những sinh vật có
hại và có lợi trong môi trƣờng đất.
Kim loại nặng: Ô nhiễm chất thải vào môi trƣờng đất và nƣớc do hoạt động công
nghiệp. Kết quả của một số khảo sát cho thấy hàm lƣợng kim loại nặng trong đất
gần các khu công nghiệp đã tăng lên trong những năm gần đây. Từ các lò nung và
chế biến hợp kim nhƣ trong quá trình sản xuất và chế biến các loại kim loại nhƣ
đồng, niken, kẽm, bạc, cobalt, vàng và cadimi, môi trƣờng cũng bị ảnh hƣởng nặng
nề. Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con ngƣời và các động
vật khác.
Nitrat (NO3-): là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy các chất chứa nitơ có trong
chất thải của ngƣời và động vật. Trong nƣớc tự nhiên nồng độ nitrat thƣờng nhỏ
hơn 5 mg/lit. Do các chất thải công nghiệp, nƣớc chảy tràn chứa phân bón từ các
khu nông nghiệp, nồng độ của nitrat trong các nguồn nƣớc có thể tăng cao, gây ảnh
hƣởng đến chất lƣợng nƣớc sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản. Trẻ em uống nƣớc
chứa nhiều nitrat có thể bị mắc hội chứng methemoglobin (hội chứng “trẻ xanh
xao”).
Hợp chất chứa Clo: Các chất polychlorophenol (PCPs), polychlorobiphenyl
(PCBs: polychlorinated biphenyls), các hydrocacbon đa vòng ngƣng tụ (PAHs:
polycyclic aromatic hydrocacbons), các hợp chất dị vòng N, hay O là các hợp chất
hữu cơ bền vững. Các chất này thƣờng có trong nƣớc thải công nghiệp, nƣớc chảy
tràn từ đồng ruộng (có chứa nhiều thuốc trừ sâu, diệt cỏ, kích thích sinh trƣởng…).
Các hợp chất chứa Clo - chlorinated hydrocarbones nhƣ tetrachloride CCl4,
Cloroform CHCl3, Trichloroethene C2HCl3, tetrachloroethene C2Cl4… thải ra từ các
nguồn khác nhau. Các hợp chất độc hại nói trên là các tác nhân gây ô nhiễm nguy
hiểm, ngay cả khi có mặt với nồng độ rất nhỏ trong môi trƣờng.
Nhóm hợp chất phenol: Phenol và các dẫn xuất phenol có trong nƣớc thải của một
số ngành công nghiệp (lọc hoá dầu, sản xuất bột giấy, nhuộm…). Các hợp chất này
làm cho nƣớc có mùi, gây tác hại cho hệ sinh thái nƣớc, sức khoẻ con ngƣời, một
số dẫn xuất phenol có khả năng gây ung thƣ (carcinogens). TCVN 5942-1995 quy
định nồng độ tối đa của các hợp chất phenol trong nƣớc bề mặt dùng cho sinh hoạt
là 0,001 mg/l.
Các chất có màu: Nƣớc nguyên chất không có màu, nhƣng nƣớc trong tự nhiên
thƣờng có màu do các chất có mặt trong nƣớc nhƣ:
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links