Nghiên cứu tổng hợp xúc tác trên cơ sở hỗn hợp oxit CeO2, ZnO định hướng xử lý xăng trong nước

Ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt bởi các tạp chất hữu cơ, đặc biệt là sự hình thành các hợp chất hữu cơ clo độc hại và ô nhiễm dầu máy từ hoạt động của tàu thuyền, đang trở thành một thách thức môi trường cấp bách, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái sông ngòi tại Việt Nam. Các phương pháp xử lý truyền thống thường bộc lộ nhiều hạn chế trong việc loại bỏ triệt để các chất ô nhiễm này. Trong bối cảnh đó, công nghệ xử lý chất hữu cơ bằng xúc tác quang hóa nổi lên như một giải pháp hứa hẹn, đặc biệt phù hợp cho việc xử lý dầu thải trong nước ngọt với lượng nhỏ. Nghiên cứu này tập trung vào tổng hợp và đánh giá hiệu quả của xúc tác trên cơ sở hỗn hợp oxit CeO2 và ZnO nhằm ứng dụng vào xử lý xăng trong nước, góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và nâng cao chất lượng nguồn nước.

Các nhà nghiên cứu, kỹ sư hóa học, kỹ sư môi trường, và sinh viên chuyên ngành khoa học vật liệu quan tâm đến công nghệ xúc tác và xử lý nước thải.

Nghiên cứu này trình bày một cách tiếp cận toàn diện để tổng hợp và đánh giá xúc tác trên cơ sở hỗn hợp oxit ZnO-CeO2 nhằm xử lý hiệu quả xăng bị nhiễm trong nước. Phương pháp tổng hợp chính là thủy nhiệt ở 90°C, theo đó các tiền chất Zn(NO3)3.6H2O và Ce(NO3)3.6H2O được hòa tan, kết tủa bằng (NH4)2CO3, sau đó được xử lý nhiệt, lọc, rửa, sấy và nung ở 400°C. Quá trình này đã thành công trong việc tạo ra vật liệu xúc tác ZnO-CeO2 dạng bột mịn.
Các phương pháp phân tích vật lý và hóa học tiên tiến như SEM, XRD, BET và DTA-TG đã được sử dụng để xác định đặc trưng của xúc tác. Kết quả cho thấy các hạt nano ZnO-CeO2 được hình thành có hình cầu, tương đối đồng nhất, xốp, với kích thước dao động từ 20nm đến 40nm và diện tích bề mặt BET khoảng 48,72 m²/g. Phổ XRD xác nhận sự hình thành hỗn hợp oxit mà không tạo dung dịch rắn, đảm bảo độ tinh khiết cao của vật liệu. Phân tích nhiệt DTA-TG chỉ ra sự ổn định nhiệt của vật liệu và nhiệt độ nung tối ưu.
Trong ứng dụng xử lý nước nhiễm Bisphenol A (BPA), xúc tác ZnO-CeO2 thể hiện khả năng hấp phụ và xử lý hiệu quả. Hiệu suất xử lý đạt 64,3% trong điều kiện tỷ lệ khối lượng ZnO-CeO2 là 95-5% và pH 10. Nghiên cứu cũng chỉ ra hoạt tính xúc tác quang hóa tốt của vật liệu ZnO-CeO2, đặc biệt khi có pha tạp Ce4+ với tỷ lệ 5% mol, trong phân hủy BPA dưới bức xạ UV hoặc ánh sáng mặt trời. Mặc dù khả năng hấp phụ vẫn còn cần được cải thiện bằng cách tăng tính kỵ nước của vật liệu, kết quả này mở ra tiềm năng ứng dụng lớn cho xúc tác ZnO-CeO2 trong việc xử lý dầu thải và các chất hữu cơ độc hại trong môi trường nước, đóng góp vào công cuộc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.