Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp dung dịch Ferrate (FeO₄²⁻) bằng phương pháp điện hoá và ứng dụng trong xử lý nước thải

Ngành công nghiệp dệt may tạo ra lượng nước thải lớn chứa thuốc nhuộm hữu cơ độc hại, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng sức khỏe con người. Các phương pháp xử lý truyền thống còn tồn tại nhược điểm. Ferrate(VI) được đề xuất là chất oxy hóa mạnh, thân thiện môi trường, có khả năng xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm và đóng vai trò đa chức năng trong xử lý nước thải. Trong các phương pháp tổng hợp ferrate, phương pháp điện hóa nổi bật với ưu điểm đơn giản, không độc hại và chi phí thấp.

Các nhà khoa học, nhà nghiên cứu, sinh viên và chuyên gia trong lĩnh vực hóa học, hóa lý, khoa học vật liệu, kỹ thuật môi trường và xử lý nước thải.

Luận án tập trung nghiên cứu tổng hợp dung dịch ferrate (FeO42-) bằng phương pháp điện hóa và ứng dụng của nó trong xử lý nước thải, đặc biệt là thuốc nhuộm azo. Vấn đề ô nhiễm nước thải từ ngành dệt may, chứa các loại thuốc nhuộm hữu cơ độc hại như thuốc nhuộm azo, đang là thách thức môi trường nghiêm trọng. Các phương pháp xử lý hiện có thường gặp phải các hạn chế như tạo sản phẩm phụ gây ô nhiễm thứ cấp, thời gian xử lý kéo dài hoặc quy trình phức tạp. Ferrate(VI) được xem là một giải pháp tiềm năng nhờ khả năng oxy hóa mạnh (thế khử 2,2 V), tính đa chức năng (oxy hóa, khử trùng, khử màu, keo tụ) và đặc biệt là sản phẩm cuối cùng thân thiện với môi trường (Fe(OH)3). Mục tiêu chính của nghiên cứu là tìm ra các điều kiện tối ưu cho quá trình tổng hợp ferrate bằng phương pháp điện hóa, đánh giá độ bền của dung dịch ferrate thu được và khảo sát khả năng ứng dụng của nó trong việc xử lý hiệu quả các chất màu azo. Nội dung nghiên cứu bao gồm việc khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như vật liệu anot (thép CT3, gang xám, gang cầu), chất điện ly, thời gian điện phân, mật độ dòng điện và nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp ferrate. Luận án cũng đi sâu phân tích sự hình thành lớp thụ động trên bề mặt anot thông qua các tính chất điện hóa, thành phần, cấu trúc và hình thái học, cũng như ảnh hưởng của lớp này đến quá trình tổng hợp. Đồng thời, nghiên cứu động học phân hủy và các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của ferrate, cùng với việc đánh giá hiệu quả xử lý các chất màu azo (Reactive Red 195 và Methyl Orange) dưới các điều kiện khác nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu anot gang cầu (DI) là lựa chọn tối ưu cho quá trình tổng hợp ferrate điện hóa, với khả năng tạo ferrate dễ dàng nhất và hiệu suất tổng hợp cao nhất. Phân tích phổ CV và tổng trở Bode đã chứng minh rằng anot DI có đặc tính điện hóa thuận lợi nhất. Nhiệt độ cũng đóng vai trò quan trọng, với hiệu suất tổng hợp ferrate đạt cao nhất ở 40°C. Nồng độ ferrate thu được trên anot DI ở 40°C là 437 mg/L, với hiệu suất tổng hợp đạt 74%. Những phát hiện này khẳng định tiềm năng của phương pháp điện hóa trong việc sản xuất ferrate hiệu quả và ứng dụng nó vào xử lý nước thải chứa thuốc nhuộm.