BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
VŨ THỊ TÌNH
NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH CÁC GỐC
HYDROXYL, CARBONATE TRONG HỆ
PEROXYMONOCARBONATE VÀ ỨNG DỤNG
TRONG XỬ LÍ ALIZARIN RED S, CRYSTAL
VIOLET
Chuyên ngành: Hóa Phân tích
Mã số: 9440118
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA PHÂN TÍCH
Hà Nội- 2026
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Bích Việt
TS. Vũ Ngọc Duy
Phản biện 1: PGS. TS Trịnh Thị Thm, Trường Đại học tài nguyên và môi
trường Hà Nội.
Phản biện 2: PGS.TS Phạm Tin Đc, Trường ĐHKHTN- ĐHQGHN
Phản biện 3: PGS.TS Phng Thị Lan, Trường ĐHSP Hà Nội
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào hồi …..giờ … ngày … tháng… năm…
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội
hoặc Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA NCS
1. V.T. Tinh, N. Thi, B. Viet, Evaluation of the role of reactive oxygen species in PMC-based oxidation system for
RB21 dye degradation, Journal of Science Natural Science 2024 (2024) 96–104. https://doi.org/10.18173/2354-
1059.2024-0039.
2. T.T. Vu, N.D. Vu, T. Bich, V. Nguyen, Hydroxyl radical generation in peroxymonocarbonate/Co2+ systems:
kinetic and mechanistic insights, RSC Advances 15 (2025) 43965–43973. https://doi.org/10.1039/D5RA06308F.
3. Vu Thi Tinh, Vu Ngoc Duy, Nguyen Thi Bich Viet, Efficient decolorization of Reactive Red 261 dye by an
advanced oxidation system based on peroxymonocarbonate, ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved.
Khim. Khim. Tekhnol.] 68 (2025) 119–128. https://doi.org/10.6060/IVKKT.20256812.7249.
4. T.T. Vu, N.D. Vu, T.B.V. Nguyen, Reactive Yellow 160 Degradation by a Peroxymonocarbonate-Based
Advanced Oxidation Process: Performance and Mechanistic Insights, Vietnam Journal of Catalysis and
Adsorption 14 (2025) 57–63. https://doi.org/10.62239/JCA.2025.038.
5. Vu Thi Tinh, Vu Ngoc Duy, Nguyen Thi Bich Viet, Mechanistic Insights into Crystal Violet Degradation by
Peroxymonocarbonate-Based Oxidation Systems, VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology,
41, 4 (2025), 109-115. https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.5938.
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Sự ô nhiễm môi trường nước mặt bởi các hợp chất hữu cơ bền vững như dược phẩm, thuốc bảo vệ thực
vật và chất nhuộm công nghiệp đã trở thành một vấn đề môi trường toàn cầu, gây nguy hại nghiêm trọng đn sc
khỏe con người và các hệ sinh thái thủy sinh [1,2]. Hầu ht các chất này có cấu trúc hóa học phc tạp, tính bền
vững cao và khó bị phân hủy hoàn toàn bằng vi sinh vật, do đó các phương pháp xử lí truyền thống như keo tụ,
hấp phụ, lọc màng hay xử lí sinh học thường không đạt hiệu quả cao và đòi hỏi các bước xử lí tăng cường [3–7].
Trong những thập kỉ gần đây, các hệ oxi hóa tiên tin (Advanced Oxidation Processes, AOPs) đã được
nghiên cu rộng rãi như một công nghệ hiệu quả để phân hủy các hợp chất hữu cơ khó xử lí. Nguyên lí của các hệ
AOPs dựa trên việc tạo ra các gốc oxi hóa mạnh, điển hình là gốc hydroxyl, có khả năng tấn công, phân hủy và
khoáng hóa các hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên, phần lớn các hệ AOPs truyền thống như Fenton, kiểu Fenton (Fenton-
like), peroxone, ozone/UV, persulfate hoặc quang xúc tác vẫn tồn tại nhiều hạn ch như khoảng pH hoạt động hẹp
(thường trong vng acid), tiêu tốn nhiều hóa chất và năng lượng, phát sinh bn thải th cấp, đồng thời hiệu quả bị
ảnh hưởng bởi thành phần nền phc tạp của nước thải [8–14].
Gần đây, hệ AOPs trên cơ sở peroxymonocarbonate (PMC) đã được đánh giá như là một công nghệ mới,
thân thiện với môi trường và có hiệu quả cao trong xử lí nước thải cha các hợp chất hữu cơ bền vững. PMC là
tác nhân oxi hóa mạnh có thể được tạo thành ngay trong hệ xử lí thông qua phản ng giữa H2O2 với HCO3
–, hoặc
2
3
CO −
hoặc CO2 hòa tan. Hệ phản ng này được quan tâm nghiên cu nhờ tính thân thiện với môi trường của cả
hai thành phần HCO3
– và H2O2, trong đó bicarbonate vốn là thành phần phổ bin trong nước tự nhiên. Một ưu điểm
quan trọng khác của hệ PMC là khả năng hoạt động hiệu quả trong môi trường trung tính đn kiềm nhẹ với khoảng
pH rộng, giúp mở rộng khả năng ng dụng trong xử lí nước thải thực t. Sự có mặt của một lượng nhỏ ion kim
loại chuyển tip như Co2+, Fe2+ hoặc Cu2+ có thể làm tăng đáng kể hoạt tính hệ PMC, dẫn đn chuỗi phản ng tạo
ra nhiều các tác nhân oxi hóa hoạt động (Reactive Oxygen Species, ROS) [15–18]. Kt quả trong một số nghiên
cu đã cho thấy hệ PMC có thể sinh ra nhiều loại ROS hơn so với các hệ AOPs truyền thống bao gồm gốc hydroxyl
(•OH), gốc anion superoxide (O2
•−), gốc hydroperoxyl (HO2
•), singlet oxygen (1O2), gốc bicarbonate (HCO3
•) và
gốc carbonate (CO3
•−) [19,20]. Mỗi loại ROS đóng góp khác nhau vào khả năng oxi hóa tổng thể của hệ, trong đó
gốc hydroxyl và gốc carbonate được lựa chọn là hai đối tượng nghiên cu chính.
Gốc hydroxyl là tác nhân oxi hóa mạnh nhất trong các hệ AOPs do có th oxi khử chuẩn (•OH/H2O) là
+2,8 V trong môi trường acid. Gốc này có khả năng phản ng với hầu ht các hợp chất hữu cơ, với hằng số tốc độ
trong khoảng 108 ÷ 1010 (M-1 s-1) [21]. Trong khi đó, gốc carbonate có th oxi hóa khử thấp hơn (Eo (CO3
•−/CO3
2−)
= 1,59 V) nhưng lại thể hiện nhiều đặc điểm ưu việt hơn. Gốc này có thời gian sống ở mc micro giây - dài hơn
đáng kể so với thời gian sống chỉ ở mc nano giây của gốc hydroxyl. Gốc carbonate thể hiện tính chọn lọc cao khi
phản ng với các hợp chất hữu cơ cha nitrogen, sulfur với hằng số tốc độ 106 ÷ 109 (M-1 s-1) [22]. Hơn nữa, gốc
CO3
•− hoạt động hiệu quả trong môi trường kiềm, trong khi gốc •OH thường hiệu quả trong môi trường acid và
trung tính.
Do đó, việc nghiên cu sự hình thành và định lượng đồng thời hai gốc tự do này trong hệ PMC có ý nghĩa
quan trọng giúp làm sáng tỏ cơ ch phản ng và tối ưu hóa hiệu quả xử lí của hệ. Tuy nhiên, quá trình nghiên cu
còn đối mặt với nhiều thách thc do đặc tính oxi hóa mạnh, thời gian sống cực ngn và nồng độ hiện diện rất thấp
của các gốc tự do trong dung dịch.
2
Nhiều phương pháp đã được phát triển nhằm xác định các gốc tự do trong các hệ oxi hóa, trong đó phổ
cộng hưởng spin electron (Electron Spin Resonance – ESR) được xem là kỹ thuật trực tip và đáng tin cậy nhất.
Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi thit bị có giá thành cao, quy trình vận hành phc tạp và yêu cầu người phân
tích có trình độ kỹ thuật cao; đồng thời chỉ có thể định lượng khi nồng độ gốc đạt đn mc micromol (μM) [21–
23]. Ngược lại, các phương pháp gián tip dựa trên phản ng với chất bt gốc (radical probes) được sử dụng rộng
rãi hơn nhờ quy trình đơn giản, độ nhạy cao và khả năng thích ng với nhiều loại mẫu. Các chất bt gốc phản ng
chọn lọc với từng loại gốc tự do để tạo thành các sản phẩm bền, có thể định lượng bằng các kỹ thuật phân tích phổ
bin như sc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) hoặc huỳnh quang phân tử (FL).
Trong số các chất bt gốc, terephthalic acid (TA) và N,N-dimethylaniline (DMA) là hai chất đặc hiệu, phản
ng chọn lọc lần lượt với gốc •OH và CO3
•− để tạo thành các sản phẩm hydroxylterephthalic acid (hTA) hoặc DMA
còn lại có huỳnh quang đặc trưng [23–25]. Nhờ đó, động học phản ng giữa gốc tự do và chất bt gốc có thể được
theo dõi gián tip thông qua sự thay đổi cường độ phát xạ huỳnh quang của hTA và DMA. Phương pháp huỳnh
quang cho thấy ưu th rõ rệt trong việc xác định lần lượt hai gốc tự do, khảo sát mối quan hệ giữa điều kiện phản
ng và nồng độ gốc, từ đó hỗ trợ tối ưu hóa hiệu quả của hệ PMC.
Mặc d có nhiều nghiên cu về khả năng xử lí các chất hữu cơ bằng hệ PMC cũng như đánh giá vai trò
của các ROS sinh ra trong hệ, song đn nay vẫn chưa có công trình nào xác định được nồng độ của gốc •OH và
CO3
•−. Trên cơ sở đó, luận án này tập trung vào phát triển và ng dụng phương pháp huỳnh quang để xác định và
định lượng hai gốc tự do trên sử dụng TA và DMA như các chất bt gốc đặc hiệu đồng thời đánh giá hiệu quả xử
lí hai chất hữu cơ đại diện là crystal violet (CV) và alizarin red S (ARS) bằng hệ oxi hóa này. Do vậy, luận án có
tiêu đề: “Nghiên cứu sự hình thành các gốc hydroxyl, carbonate trong hệ peroxymonocarbonate và ứng dụng
trong xử lí Alizarin red S, Crystal violet”.
2. Mục đích nghiên cứu
Luận án tập trung thực hiện để đạt được các mục đích sau:
• Xây dựng quy trình định lượng hai gốc tự do •OH và CO3
•−sinh ra trong hệ PMC bằng phương pháp huỳnh
quang.
• Làm sáng tỏ các yu tố ảnh hưởng đn sự hình thành và nồng độ của 2 gốc tự do.
• Tối ưu hóa điều kiện xử lí hai chất hữu cơ đại diện là ARS và CV bởi hệ PMC.
3. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
3. 1 Đối tượng nghiên cứu
• Đối tượng nghiên cu của luận án là hệ PMC với thành phần chính gồm: HCO3
–, H2O2, Co2+;
• Hai gốc tự do được nghiên cu và định lượng là •OH và CO3
•− cng với các chất bt gốc đặc hiệu tương ng
là TA và DMA;
• Các hợp chất hữu cơ được lựa chọn để khảo sát khả năng xử lí của hệ PMC là alizarin red S và crystal violet.
3.2 Phạm vi nghiên cứu
• Nghiên cu phương pháp huỳnh quang để định lượng gốc •OH và CO3
•−.
• Khảo sát động học hình thành gốc tự do và các yu tố ảnh hưởng (nồng độ chất oxi hóa, xúc tác, các ion vô
cơ).
• Nghiên cu động học và cơ ch phân hủy các chất màu hữu cơ trong hệ PMC/Co2+ (trong các điều kiện có và
không có chất xúc tác, nồng độ chất oxi hóa, pH khác nhau, sự có mặt các anion, có/không chiu xạ UV).
