BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM
NGUYỄN DUY KHÔI
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU ZEOLITE
ZSM-5 TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU TRONG
NƯỚC, ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG XỬ
LÝ MÔI TRƯỜNG
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 9.44.01.13
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
Hà Nội – 2024
Công trình được hoàn thành tại: Viện Năng lượng nguyên tử Việt
Nam và Trường Đại học Nguyễn Tất Thành
Tập thể hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Đinh Văn Phúc
2. TS. Nguyễn Trọng Hùng
Phản biện luận án :
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp viện chấm luận án tiến
sĩ họp tại VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM.
Vào hồi giờ ngày tháng năm 2024
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Thư viện Trung tâm Đào tạo hạt nhân
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Vật liệu zeolit ZSM-5 có nhiều ứng dụng quan trọng như làm
chất xúc tác cho quá trình chuyển hóa dầu thành xăng, hấp phụ để xử
lý ô nhiễm môi trường, tách chất trong hóa dược, v.v. Tuy nhiên,
những khó khăn để tổng hợp zeolit ZSM-5 trên quy mô lớn để triển
khai ứng dụng chủ yếu do giá thành nguyên vật liệu và các yếu tố
làm ô nhiễm môi trường trong quá trình tổng hợp. Vì vậy, cần thiết
có những nghiên cứu về tổng hợp zeolit ZSM-5 từ nguyên liệu tự
nhiên có giá thành thấp, thân thiện với môi trường nhưng vẫn mang
lại hiệu quả cao. Vật liệu tổng hợp từ nguyên liệu tự nhiên thường ít
chứa các hợp chất độc hại giúp đảm bảo an toàn khi ứng dụng trong
các lĩnh có liên quan mật thiết đến sức khỏe như y tế, môi trường.
Hơn nữa, tính chất và cấu trúc vật liệu có thể thay đổi đa dạng phụ
thuộc vào nguồn nguyên liệu và điều kiện tổng hợp, mở ra cơ hội
ứng dụng rộng rãi hơn.
Hiện nay, xử lý môi trường đóng vai trò quan trọng trong việc
bảo vệ sức khỏe và duy trì ổn định sự bền vững của môi trường tự
nhiên. Cụ thể, xử lý môi trường giúp loại bỏ hoặc giảm thiểu các chất
độc hại, ô nhiễm trong môi trường như kim loại nặng, chất hữu cơ,
chất thải phóng xạ. Điều này góp phần làm giảm nguy cơ gây ra các
vấn đề về sức khỏe con người bao gồm các bệnh liên quan đến không
khí, nước, và đất. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu zeolit ZSM-5 từ
nguồn nguyên liêu tự nhiên trong nước, định hướng ứng dụng trong
xử lý môi trường có nhiều ý nghĩa thực tiễn, gắn liền với thực trạng
nhức nhối của xã hội, cũng như mở ra tiềm năng thương mại hóa sản
phẩm zeolit ZSM-5 từ các nguồn nguyên liệu trong nước.
Chính vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp
vật liệu zeolite ZSM-5 từ nguồn nguyên liệu trong nước, định
hướng ứng dụng trong xử lý môi trường” nhằm hạn chế ô nhiễm
môi trường trong quá trình chế tạo vật liệu và hướng đến xử lý các
chất ô nhiễm môi trường phổ biến hiện nay.
2. Mục tiêu của luận án
1. Tổng hợp vật liệu zeolit ZSM-5 từ nguyên liệu tự nhiên trong
nước, nâng cao hiệu quả tổng hợp bằng việc sử dụng chất hỗ trợ tạo
cấu trúc từ dịch chiết tự nhiên.
2. Ứng dụng vật liệu zeolit ZSM-5 để xử lý ô nhiễm môi trường trên
hai đối tượng gồm ion kim loại nặng Pb2+ và Iốt phóng xạ trong dung
dịch nước.
3. Nội dung nghiên cứu của luận án
1. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu zeolit ZSM-5 từ đất sét bentonit Lâm
Đồng, Việt Nam.
✓ Nghiên cứu, phân tích thành phần hóa học, thành phần pha của
nguyên liệu đất sét bentonit Lâm Đồng.
✓ Nghiên cứu, khảo sát ảnh hưởng chi tiết của điều kiện già hóa,
thủy nhiệt đến sự tạo thành, kết tinh vật liệu zeolit ZSM-5.
✓ Nghiên cứu sử dụng kết hợp các phương pháp phân tích hiện đại
để xác định các đặc trưng (tính chất) của vật liệu như cấu trúc, hình
thái, diện tích bề mặt, từ đó đưa ra điều kiện tổng hợp vật liệu tối ưu.
2. Nghiên cứu sử dụng nước luộc bắp để tổng hợp zeolit ZSM-5
trong vai trò chất hỗ trợ tạo cấu trúc.
✓ Nghiên cứu, khảo sát ảnh hưởng giữa tỉ lệ chất tạo cấu trúc
thương mại TPA-Br và nước luộc bắp (chất hỗ trợ tạo cấu trúc), từ
đó đưa ra điều kiện tổng hợp tối ưu.
3. Sử dụng phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử AAS để
nghiên cứu khả năng hấp thu Pb2+ bởi vật liệu zeolit ZSM-5.
✓ Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ion kim
loại Pb2+ bởi vật liệu zeolit ZSM-5.
✓ Nghiên cứu đẳng nhiệt và động học của quá trình hấp phụ ion kim
loại Pb2+ bởi vật liệu zeolit ZSM-5.
✓ Bàn về cơ chế hấp phụ ion kim loại Pb2+ bởi vật liệu zeolit ZSM-
5.
3. Sử dụng phương pháp quang phổ tử ngoại khả kiến (UV-Vis) và
thiết bị đo liều để lần lượt đánh giá khả năng hấp phụ Iốt không
phóng xạ và phóng xạ bởi vật liệu zeolit ZSM-5.
✓ Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng, động học, đẳng nhiệt hấp phụ
Iốt không phóng xạ bởi vật liệu zeolit ZSM-5.
✓ Đánh giá khả năng xử lý Iốt phóng xạ trong dung dịch nước bởi
vật liệu zeolit ZSM-5 dạng hạt composit theo phương pháp hấp phụ
cột, dựa trên thiết bị đo liều tại Bệnh viện Quân Y 175.
4. Ý nghĩa khoa học
Về mặt lý thuyết, đây là một hướng nghiên cứu khoa học cơ bản
trong lĩnh vực tổng hợp vật liệu, và hấp phụ để xử lý môi trường. Kết
quả nghiên cứu góp phần về mặt lý luận cho việc giải thích về sự
hình thành, kết tinh vật liệu zeolit ZSM-5. Đồng thời lý giải về cơ
chế của quá trình hấp phụ ion kim loại Pb2+ và Iốt bởi vật liệu zeolit
ZSM-5.
5. Ý nghĩa thực tiễn
Về mặt thực tiễn, những kết quả của đề tài sẽ đóng góp cho việc tạo
ra vật liệu từ nguồn nguyên liệu tự nhiên trong nước, có khả năng
triển khai tổng hợp và ứng dụng trong thực tế để xử lý ô nhiễm
nguồn nước do hoạt động sản xuất công nghiệp cũng như sử dụng Iốt
phóng xạ trong điều trị ung thư tuyến giáp.
6. Điểm mới của luận án
1. Đã đưa ra được quy trình tối ưu để tổng hợp vật liệu Zeolite ZSM-
5 từ nguồn nguyên liệu đất sét bentonit Lâm Đồng, trong đó có khảo
