Là nhiệm vụ nghiên cứu khoa học và công nghệ cấp Thành phố, do Trung tâm Phát triển Khoa học và Công nghệ Trẻ chủ trì thực hiện, ThS. Nguyễn Thị Cẩm Duyên làm chủ nhiệm, thuộc chương trình Vườn ươm Sáng tạo KH&CN Trẻ, được nghiệm thu năm 2021.
Thị trường tiêu thụ các phẩm màu hiện nay rất đa dạng và tiềm năng. Tuy nhiên, trên thực tế, nước thải chứa phẩm nhuộm ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của con người cũng như các sinh vật sống. Các phẩm nhuộm màu được xem như là tác nhân gây ra nhiều vấn đề liên quan đến quá trình tiêu hóa, các bệnh về da, nghiêm trọng hơn, chúng tiềm tàng khả năng gây ung thư.
Các ngành công nghiệp dệt nhuộm, in ấn, thuộc da,… thường thải ra nhiều loại chất màu ô nhiễm rất khó xử lý. Trong đó, các phẩm màu tổng hợp phổ biến là methylene blue, congo red, crystal violet, methyl red, methyl orange.
Có nhiều phương pháp khác nhau để loại bỏ các thành phần ô nhiễm như trao đổi ion, thẩm thấu ngược và lọc nano, kết tủa hoặc hấp phụ. Trong đó, hấp phụ là một trong những phương pháp có nhiều ưu điểm so với các phương pháp khác, bởi các vật liệu sử dụng làm chất hấp phụ tương đối phong phú, dễ điều chế, không đắt tiền, thân thiện với môi trường. Một số vật liệu hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, đất sét, carbon, magie, zeolite… Tuy nhiên, các vật liệu đơn lẻ có những ưu nhược điểm khác về tính chọn lọc, năng suất, độ bền, giá thành cũng như khả năng hấp phụ của những vật liệu này còn tương đối thấp, cần được cải thiện hơn.
Để tăng khả năng hấp phụ và xử lý, vật liệu MOFs (vật liệu khung cơ kim) biến tính nhóm chức được sử dụng rộng rãi và cho nhiều kết quả tích cực. Bên cạnh đó, vật liệu carbon có thể tổng hợp trực tiếp thông qua quá trình nung vật liệu khung cơ kim có hiệu quả hấp phụ chất ô nhiễm cao cũng được ứng dụng trong xử lý ô nhiễm chất màu hữu cơ. Vật liệu composite kích thước nano mang những đặc điểm ưu việt cũng được chú ý đến.
Đề tài nêu trên được thực hiện nhằm mục đích nghiên cứu tổng hợp thành công và xác định được tính chất đặc trưng của vật liệu carbon trên cơ sở vật liệu khung cơ kim ZIF-8 ứng dụng hiệu quả trong hấp phụ loại bỏ một số chất màu hữu cơ phổ biến như congo red, crystal violet, malachite green và methyl organe.
Theo đó, đề tài đã xây dựng được quy trình, tổng hợp thành công và phân tích đặc trưng cấu trúc của vật liệu carbon trên cơ sở vật liệu khung cơ kim ZIF-8 (ZIF-8 và ZPC800). Quy trình tổng hợp đã xác định được nhiệt độ nung thích hợp trong chế tạo vật liệu từ các tiền chất là ZnCl2 và 2-methylimidazole bằng các phương pháp vi song sử dụng dung môi N, N-dimethylsulfoxide (DMF). Các vật liệu được phân tích tính chất vật lý, đánh giá thành phần cấu trúc bằng các phương pháp vật lý hiện đại như: phổ nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), kính hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hồng ngoại (FT-IR), phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (UV-Vis).
Đồng thời đã tiến hành khảo sát và tối ưu hóa quá trình hấp phụ các chất màu hữu cơ bằng vật liệu ZIF-8, ZPC800, trong đó có các nghiên cứu về động học, đẳng nhiệt và cơ chế hấp phụ. Kết quả cho thấy, vật liệu ZPC800 có khả năng hấp phụ các chất màu hữu cơ (congo red, crystal violet, malachite green và methyl organe) đạt 110,1 - 258,8mg/g tại các nồng độ 10 - 100mg/L. Trong đó, khả năng hấp phụ đối với màu malachite green là cao nhất, khả năng tái sử dụng của vật liệu được 5 lần trong xử lý màu hữu cơ malachite green. Vật liệu từ nghiên cứu này cho thấy khả năng ứng dụng cao trong xử lý ô nhiễm màu hữu cơ trong nước thải.
Kết quả của đề tài là cơ sở bổ sung vào các quy trình xử lý môi trường nước chứa các chất màu phổ biến, góp phần đưa vật liệu hấp phụ vào các loại hình xử lý nước thải từ các nhà máy dệt nhuộm, là cơ sở cho việc đa dạng hóa các phương pháp và vật liệu xử lý nước thải dệt nhuộm tại Việt Nam.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài tại Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ (CESTI).
Theo https://cesti.gov.vn/
