HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG = = = =¶¶¶ = = = = KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO FE TRÊN NỀN POLYME VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÍ HỢP CHẤT HỮU CƠ CHỨA CLO Người thực Lớp Khóa Chuyên ngành Giáo viên hướng dẫn : : : : : NGUYỄN PHƯƠNG THÚY MTC 57 MÔI TRƯỜNG ThS LÊ THỊ THU HƯƠNG HÀ NỘI – 2016 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG = = = =¶¶¶ = = = = KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO FE TRÊN NỀN POLYME VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÍ HỢP CHẤT HỮU CƠ CHỨA CLO Người thực Lớp Khóa Chuyên ngành Giáo viên hướng dẫn Địa điểm thực tập : : : : : : NGUYỄN PHƯƠNG THÚY MTC 57 MÔI TRƯỜNG ThS LÊ THỊ THU HƯƠNG BỘ MÔN HÓA – KHOA MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực tập, nỗ lực thân nhận giúp đỡ nhiệt tình tập thể, cá nhân trường -Trước hết, xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình giáo viên hướng dẫn ThS.Lê Thị Thu Hương động viên, tận tình bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực luận văn tốt nghiệp - Xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu Học Viện Nông nghiệp Hà Nội, thầy cô khoa Môi trường đặc biệt thầy cô môn Hóa tạo điều kiện thuận lợi cho thực đề tài - Cuối xin cảm ơn gia đình, bạn bè người thân bên cạnh cổ vũ, động viên giúp đỡ vượt qua khó khăn Hà Nội, ngày 23 tháng năm 2016 Sinh Viên Nguyễn Phương Thúy i MỤC LỤC - Dùng công nghệ nano để xử lý nước - Áp dụng công nghệ nano cho thiết bị lọc nước 11 ii DANH MỤC VIẾT TẮT MEMS TNHH ZVI CCN GS TSKH TS HCHC MRI TCE PCE SEM micro-electromechanical systems : hệ thống vi điện Trách nhiệm hữu hạn Zero-Valent Iron : trạng thái hóa trị Fe Cụm công nghiệp Giáo sư tiến sĩ khoa học Tiến sĩ Hợp chất hữu Chụp Cộng hưởng từ Trichloroethylene Perchloroethylene Phương pháp kính hiển vi điện tử quét iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Những hợp chất xử lý dễ dàng nano Fe0 Bảng 3.1 Kết phân tích mối tương quan thời gian hiệu suất xử lý TCE Error: Reference source not found Bảng 3.2 Kết phân tích mối tương quan pH hiệu suất xử lý TCE Error: Reference source not found Bảng 3.3 Kết phân tích mối tương quan khối lượng vật liệu hiệu suất xử lý TCE Error: Reference source not found iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc phân tử nano Error: Reference source not found Hình 1.2 Ống nano lọc nước Error: Reference source not found Hình 1.3 Cấu tạo phân tử TCE .Error: Reference source not found Hình 1.4 cấu trúc chitin / chitosan Hình 1.5 Cấu trúc chitin Error: Reference source not found Hình 1.6 Cấu trúc chitosan (hay Poliglusam; Deacetylchitin; Poly(D)glucosamine) .Error: Reference source not found Hình 3.1 Vật liệu trước sau sấy Error: Reference source not found Hình 3.2 Hình ảnh bề mặt vật liệu chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) .Error: Reference source not found Hình 3.3 Cấu tạo mô hình vẽ vật liệu nano sắt Hóa trị Error: Reference source not found Hình 3.4: Biểu đồ mối quan hệ thời gian lắc mẫu hiệu suất xử lý TCE Error: Reference source not found Hình 3.5: Biểu đồ mối quan hệ pH hiệu suất xử lý TCE Error: Reference source not found Hình 3.6: Biểu đồ mối quan hệ khối lượng vật liệu hiệu suất xử lý TCE Error: Reference source not found v ĐẶT VẤN ĐỀ Tính cấp thiết đề tài Trong vài thập kỷ vừa qua, Việt Nam, phát triển khoa học công nghệ đô thị hoá làm tăng ô nhiễm môi trường nguồn khí thải, nước thải chất thải rắn không sử lý cách triệt để Quá trình công nghiệp hóa, đại hóa diễn mạnh mẽ nước làm thay đổi hàng ngày kinh tế xã hội mặt sống Đồng thời phát triển gây vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung , ô nhiễm nguồn nước nói riêng mà ô nhiễm chất hữu nguồn nước có chiều hướng gia tăng mạnh mẽ Một số tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước hợp chất hữu chứa Clo Và công nghệ nano đời để giải vấn đề thiết Đối tượng nghiên cứu công nghệ nano vật liệu nano Một số nước phát triển giới Mỹ, Nhật nước châu Âu nhìn nhận công nghệ nano lĩnh vực triển vọng cuả kỷ 21 , đầu tư nghiên cứu mạnh mẽ để giải vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung ô nhiễm nguồn nước hợp chất chứa Clo nói riêng Các hợp chất Clo hữu nằm hợp chất sử dụng rộng rãi công nghiệp Các hợp chất Clo hữu có tác động mạnh tới môi trường chúng độc khó phân hủy đốt cháy Các chất thường hợp chất Clo hữu mạch vòng , ổn định cấu trúc hóa học nên tồn bền vững luân chuyển môi trường Đặc biệt chất tích lũy thể người động vật thông qua thức ăn Thời gian phân hủy chuyển hóa hợp chất thường kéo dài hàng chục năm thường để lại hậu di chứng nặng nề cho người động vật Hợp chất hữu chứa Clo môi trường nước dẫn đến nguồn nước bị ô nhiễm chất hữu làm cho nước có màu sắc mùi vị khó chịu, có nhiều hợp chất độc hại gây tác động xấu đến sức khoẻ người Vì vậy, tiến hành đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano Fe polyme ứng dụng xử lí hợp chất hữu chứa clo ” Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Xác định phương pháp tổng hợp vật liệu nano Fe Chitosan - Nghiên cứu khả xử lí hợp chất hữu chứa clo vật liệu nano Fe0 Chitosan - Xác định điều kiện tối ưu xử lý hợp chất hữu chứa Clo vật liệu nano Fe0 Chitosan CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.Tổng quan công nghệ nano 1.1Khái niệm công nghệ nano Công nghệ Nano (Nanotechnology), hay gọi sản xuất phân tử, ngành khoa học kỹ thuật liên quan tới thiết kế sản xuất mạch điện tử thiết bị cực nhỏ cấp độ phân tử vật thể Viện công nghệ Nano Anh quốc (Institute of Nanotechnology) định nghĩa Nano “một ngành khoa học công nghệ mà kích thước từ 0,1nm (Nanomét) tới 100nm đóng vai trò chủ đạo” Nanomét đơn vị đo lường vũ trụ phần tỷ mét Công nghệ Nano thường đôi với hệ thống vi điện MEMS (microelectromechanical systems) Các hệ thống thường sử dụng công nghệ Nano bao gồm công nghệ khác cấp độ cao phân tử Chương trình Nano quốc gia Mỹ NNI định nghĩa công nghệ Nano phải bao hàm: – Nghiên cứu phát triển công nghệ cấp độ phân tử vi phân, với kích thước khoảng – 100 nm – Tạo sử dụng cấu trúc, thiết bị hệ thống có đặc tính chức kích thước cực nhỏ – Có khả kiểm soát thao tác cấp độ nguyên tử 1.2 Tiềm công nghệ Nano Không giống công nghệ khác , thường bắt nguồn từ môn khoa học cụ thể, công nghệ nano kết hợp nhiều môn khoa học Công nghệ nano xác định quy mô hoạt động Khoa học nano công nghệ nano liên quan đến việc nghiên cứu vật chất kích thước siêu nhỏ Một nano mét phần triệu 1mm sợi tóc người rộng khoảng 80.000 nano mét Kích thước vật liệu nano nhỏ làm cho người khó nhìn thấy Kích thước nano cho phép xử lý phận nhỏ vật chất Hoạt động kích thước nano liên kết nguyên tử phân tử để khai giảm TCE tỷ lệ thuận với hàm lượng Fe đạt tối đa từ 14,3 – 21,4 % trọng lượng hỗn hợp, giảm tăng hàm lượng Fe Quá trình xử lý dựa theo phương trình: 4Fe0  4Fe2+ + 8eCl2CHCl + H+ + 8e-  C2H6 + 3ClTrong nghiên cứu vấn đề này, J.Phys.chem, 2007, có nghiên cứu sâu tác động màng cố định khử TCE hạt nano lưỡng kim Fe/Ni màng cenllulose acetate Nghiên cứu sử dụng kim loại có kích thước nano (chiều dài