BIẾN TÍNH VẬT LIỆU ZIF-8 BẰNG NIKEN VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT HẤP PHỤ PHẨM NHUỘM ACIDE BLUE 113

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Y dược - Sinh học TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ - HÓA - SINH ---------- TRẦN THỊ MAI PHƯƠNG BIẾN TÍNH VẬT LIỆU ZIF- 8 BẰNG NIKEN VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT HẤP PHỤ PHẨM NHUỘM ACIDE BLUE 113 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Quảng Nam, tháng 05 năm 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ - HÓA - SINH ---------- KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: BIẾN TÍNH VẬT LIỆU ZIF-8 BẰNG NIKEN VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT HẤP PHỤ PHẨM NHUỘM ACIDE BLUE 113 Sinh viên thực hiện TRẦN THỊ MAI PHƯƠNG MSSV : 4115012532 CHUYÊN NGÀNH: SƯ PHẠM HÓA HỌC KHOÁ: 2015 – 2018 Cán bộ hướng dẫn T.s MAI THỊ THANH Quảng Nam, tháng 05 năm 2018 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, không chỉ có sự cố gắng, nỗ lực củ a riêng em mà còn nhờ sự hướng dẫn, giúp đỡ, động viên của thầy, cô, các b ạn và gia đình đã đồng hành cùng em trong suốt thời gian em làm khóa luận. Do đó: Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến cô hướng dẫ n T.S Mai Thị Thanh người đã tận tình chỉ dẫ n em trong quá trình em làm khóa luận. Em xin cảm ơn các thầy, các cô trong bộ môn Hóa, Trường Đại Học Quảng Nam đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất để em thực hiện thí nghiệm tốt nhất. Cảm ơn các bạn trong nhóm làm khóa luận đã hỗ trợ, giúp đỡ em hoàn thành tốt mọ i việc. Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và ngườ i thân luôn bên cạnh động viên, là chỗ dựa vững chắc về mặt tinh thần cũng như tạo điều kiện về vật chất tốt nhất để em yên tâm hoàn thành tốt khóa luận trong thời gian vừa qua. Với sự hiểu biết còn hạn hẹp, bài khóa luận có nhiều thiếu sót. Rấ t mong nhận được đóng góp của các thầy cô và những người quan tâm đến bài khóa luận này để giúp hoàn thành bài khóa luận một cách hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn Tác giả Trần Thị Mai Phương LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng tất cả những kết quả nghiên cứu đạt đượ c là do chính tôi thực hiện, nghiên cứu không sao chép của ai và dưới bất kì hình thức nào. Tác giả Trần Thị Mai Phương DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BET : Đẳng nhiệt hấp phụ và khử hấp phụ nitơ (Brunauer-Emmett-Teller) Hmim : 2- methyl imimdazole MBBs : Các khối phân tử (Molecular Building Blocks) MOFs : Vật liệu khung hữu cơ kim loại (Metal Organic Frameworks) RDB : Remazol Black B SEM : Hiển vi điệ tử quét (Scanning Electron Microscopy) TEM : Transmission Electron Microscopy (Hiển vi điện tử truyền qua) TG-DTA : Phân tích nhiệt khối lượng vi sai (Thermal Gravity- Differential Thermal Analysis) UV-Vis DR : Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (UV-Visible Diffuse Reflectance spectroscopy) UV-Vis : Phổ tử ngoại – khả kiến (Ultra Violet-Visible) XRD : Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction) ZIFs : Zeolite Imidazolate Frameworks PVP : Polyvinylpyrrolidone PEY : Polyetherimide ĐKTN : Điều kiện thực nghiệm DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG DANH MỤC TRANG Bảng 3.1. Giá trị tham số tế bào a của ZIF-8 và Ni-ZIF-8 19 Hình 1.1. Sơ đồ minh hoạ sự tạo thành zeolite: a) Cấu trúc tinh thể ZIF-8 và b) Sự tạo thành ZIF-8 4 Hình 1.2. Sơ đồ minh họa tổng hợp Pd-ZIF-8 7 Hình 2.1. Sơ đồ quy trình tổng hợp Ni - ZIF-8 17 Hình 3.1. Giản đồ XRD của mẫu ZIF-8 và Ni –ZIF-8 19 Hình 3.2. Ảnh TEM của ZIF-8 và Ni-ZIF-8 20 Hình 3.3. Giản đồ TG - DTA của vật liệu Ni-ZIF-8 21 Hình 3.4. Sản phẩm của Ni- ZIF-8 21 Hình 3.5. Ảnh hưởng nồng độ Acid Blue 113 đến dung lượng hấp phụ trên Ni-ZIF-8 22 Hình 3.6. Khả năng hấp phụ phẩm nhuộm Acide Blue 113 của Ni-ZIF-8 22 Hình 3.7. Dung lượng hấp phụ và giản đồ XRD sau ba lần tái sử dụng hấp phụ Acid Blue 113 của Ni-ZIF-8 23 MỤC LỤC PHẦN 1. MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1 1.1. Lý do chọn đề tài. .......................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu của đề tài. ....................................................................................... 1 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ................................................................ 1 1.4. Phương pháp nghiên cứu. .............................................................................. 2 PHẦN 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................. 3 Chương I: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU ............................................................. 3 1.1. Vật liệu khung hữu cơ ZIF-8 ......................................................................... 3 1.2. Phương pháp tổng hợp ZIF-8 ........................................................................ 4 1.2.1. Phương pháp thủy nhiệt .............................................................................. 4 1.2.2. Phương pháp dung môi nhiệt ...................................................................... 5 1.2.3. Phương pháp vi sóng. ................................................................................. 6 1.3. Các hướng biến tinh vật liệu ZIF-8................................................................ 6 1.4. Ứng dụng vật liệu ZIIF-8 .............................................................................. 8 1.4.1. Hấp phụ các chất trong dung dịch bằng vật liệu ZIF-8 và một số vấn đề nghiên cứu quá trình hấp phụ ............................................................................... 8 1.4.1.1. Sự ô nhiễm nguồn nước do phẩm nhuộm ................................................ 8 1.4.3.2. Nghiên cứu hấp phụ các chất trong dung dịch trên vật liệu ZIF-8 ............ 9 Chương II: PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CỨU .................................................... 11 2.1. Phương pháp nghiên cứu vật liệu ................................................................ 11 2.1.1. Phương pháp nhiễu xạ tia x (XRD) ......................................................... 11 2.1.2. Phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại - khả kiến (DR-UV-VIS).12 2.1.3. Phương pháp bet (Brunauer-Emmett-Teller ) ........................................... 13 2.1.4. Phương pháp Tem, Sem Scanning Electron Microscopy (hiển vi điện tử quét) ................................................................................................................... 14 2.1.5. Phân tích trắc quang.................................................................................. 15 2.2. Thực nghiệm ............................................................................................... 16 2.2.1. Hóa chất.................................................................................................... 16 2.2.2. Thiết bị ..................................................................................................... 16 2.2.3. Tổng hợp ZIIF-8 ....................................................................................... 16 2.3. Hấp phụ phẩm nhuộm acid blue 113 trên vật liệu Ni – ZIIF - 8 .................. 17 2.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ đầu ..................................................................... 17 2.3.2. Tái sử dụng chất hấp phụ .......................................................................... 17 Chương III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 19 3.1. Tổng hợp Ni-ZIF-8 ...................................................................................... 19 3.2. Hấp phụ acid blue 113 trên vật liệu Ni-ZIF-8 .............................................. 21 3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ trên Ni-ZIIF-8 ở nồng độ đầu Acid Blue 113...................................................................................................................... 21 3.2.2. Tái sử dụng ............................................................................................... 22 PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 24 1. Kết luận .......................................................................................................... 24 2. Kiến nghị ........................................................................................................ 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 25 1 PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài. Vật liệu có cấu trúc xốp và bề mặt riêng lớn là một trong những thử thách của nhiều nhóm nghiên cứu thuộc nhiều trường đại học và viện nghiên cứ u trên thế giới vì nó có nhiều ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực như lưu trữ khí, hấp phụ khí, phân tách khí, xúc tác…. Trong vật liệu MOFs, các nút kim loại (Cr, Cu, Zn, Al, Ti, V, F …) và các cầu nối hữu cơ (chính là các ligan) tạo thành mộ t hệ thống khung mạng không gian ba chiều, liên kết với gần như toàn bộ các nguyên tử trên bề mặt bên trong, do đó đã tạo nên diện tích bề mặt và thể tích mao quản rất lớn (có thể lên đến 6000 m2 g ; 1-2 m3 g), 4. Trong những năm gân đây, nhóm vật liệ u khung zeolite imidazolate kim loại (ZIFs) (zeolite imidazolate frameworks), nổi lên thu hút nhiều sự quan tâm của nhiều nhà khoa học do sự đa dạng về bộ khung, sự uyển chuyển về việc biế n tính, diện tích bề mặt lớn, ổn định hóa học. Trong số các loại vật liệ u ZIFs, thì ZIFs-8 được nghiên cứu rộng rãi nhất, ZIF-8 được tạo thành từ nguyên tử Zn liên kết với 2-methylimidazolate (MeIM), tạo thành công thức Zn(MeIM)2, Mặc dù ZIF-8 có độ bền hóa học cao nhưng khả năng hấp phụ phẩm nhuộm của vật liệu này rất thấp. Hơn nữa, các tiềm năng ứng dụng khác của ZIF-8 như biến tính điện cực, tổng hợp nano oxide kim loại, nano lưỡng oxide loại p-n,... chưa đượ c khai thác nhiều. Do vậy, việc nghiên cứu cải thiện bề mặt và mở rộng ứng dụng của ZIF-8 trong hấp phụ phẩm nhuộm cũng như xúc tác quang có ý nghĩa rất lớ n về mặt khoa học, thực tiễn và mang tính thời sự. Với mong muốn cải thiện khả năng hấp phụ phẩm nhuộm, khả năng vật liệu ZIF-8 nên chúng tôi chọn đề tài: “Biến tính vật liệu ZIF-8 bằng niken và ứng dụng làm chất hấp phụ phẩm nhuộm Acide Blue 113”. 1.2. Mục tiêu của đề tài. Biến tính được ZIF-8 bằng niken (Ni-ZIF-8). Vật liệu tổng hợp được có tính hấp phụ phẩm nhuộm Acide Blue 113.. 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. - Tổng hợp ZIF-8 bằng nik n (Ni-ZIF-8) 2 - Khả năng hấp phụ phẩm nhuộm của Ni-ZIF-8. 1.4. Phương pháp nghiên cứu. - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết : phân tích và tổng hợp tài liệu - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm : + Tổng hợp Ni-ZIF-8 + Khảo sát khả năng hấp phụ của Ni – ZIF - 8 - Các phương pháp đặc trưng của vật liệu: + Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) + Phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại - khả kiến (DR-UV-Vis). + Phương pháp trắc quang UV – Vis (Phổ tử ngoại-khả kiến) + Phương pháp BET (Brunauer-Emmett-Teller ) + Phương pháp TEM, SEM Scanning Electron Microscopy (Hiển vi điện tử quét) 3 PHẦN 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 1.1. Vật liệu khung hữu cơ ZIF-8 ZIFs được cấu tạo từ các ion kim loại chuyển tiếp phối trí tứ diện (ví dụ như Me = Fe, Co, Cu, Zn) liên kết với các đầu nối là imidazole hữu cơ theo cách tương tự Si và Al được nối với nhau qua cầu oxi trong zeolit. Bản chất và kích thước của cầu nối hữu cơ dẫn đến việc ZIFs có cấu trúc tương đồng với zeolite nhưng mao quản lớn hơn z olit tương ứng. Cấu trúc ZIFs tạo thành nói chung là bền, một vài ZIFs ổn định nhiệt lên đến 400oC. Imidazole là một hợp chất hữu cơ dị vòng, với công thức phân tử (CH)2N(NH)CH, công thức cấu tạo: Nghiên cứu gần đây cũng đã chỉ ra rằng ZIFs có hiện tượng "cửa mở": khi tương tác với các phân tử hấp phụ, chúng trải qua sự thay đổi cấ u trúc trong quá trình hấp phụ, bằng cách cho phép nhiều hơn các phân tử chất bị hút bám đi vào khung. Do các thành phần liên kết hữu cơ trong khung luân phiên để cho phép các hiện tượng trên, bản chất của mối liên kết hữu cơ có ý nghĩa trọng yế u trong việc chọn lọc và tính chất của vật liệu ZIFs phù hợp cho các ứng dụng đặc hiệ u. Vật liệu ZIFs đã và đang được nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như chất xúc tác, diệt khuẩn, cảm biến khí, chất hấp phụ , composite, màng phân tách.6 Trong số các loại vật liệu ZIFs, thì ZIF-8 được nghiên cứu rộng rãi nhấ t. ZIF-8 được tạo thành từ nguyên tử Zn liên kết với 2-methylimidazolate (MeIM), tạo thành công thức Zn(MeIM)2. Như thấy trong Hình 1.1 a, ZIF-8 có cấu trúc từ hai nhóm vòng 6 và vòng 4 ZnN4 đường kính khoảng 1,16 nm với cửa sổ 0,34 nm. ZIF-8 ổn định nhiệt và hoá học. Mô hình quá trình tổng hợp ZIF-8 trình bày ở Hình 1.1 b. 4 Hình 1.1. Sơ đồ minh hoạ sự tạo thành zeolite: a) Cấu trúc tinh thể ZIF-8 và b) Sự tạo thành ZIF-8 ZIF-8 cấu trúc nano đã được tổng hợp dựa trên phương pháp phản ứ ng trong hỗn hợp thông thường ở nhiệt độ phòng và dung môi methanol. Gần đây, vật liệu ZIF-8 có cấu trúc nano còn được tổng hợp trong nước.8 ZIF-8 thể hiện độ ổn định nhiệt và hoá học. ZIF-8 có khả năng lưu giữ hydrogen, nitrogen, iodine, và nhiều hợp chất khác đã được công bố. ZIF-8 cũng được thử nghiệm như là xúc tác dị thể cho phản ứng ngưng tụ Knoevenagel, tổng hợp styren cacbonat từ CO2 và styren oxit, tổng hợp etyl metyl cacbonat, Friedel- Crafts.7 1.2. Phương pháp tổng hợp ZIF-8 1.2.1. Phương pháp thủy nhiệt Những nguyên tử trong mạng lưới tinh thể chuyển động xung quanh sáu vị trí. Khi nhiệt độ tăng các nguyên tử chuyển động nhanh hơn. Khi các nguyên tử có đủ động năng để phá vỡ tạo sự tự do cho chúng lúc đó tinh thể bị phá hủ y. Nếu pha rắn và pha lỏng vẫn còn tiếp xúc nhau, cân bằng động có thể thiết lập trong đó tốc độ nóng chảy bằng tốc đông đặc. Tuy nhiên sự phá hủy tinh thể luôn dễ dàng hơn sự phát triển tinh thể. Vì vậy sự phát triển của tinh thể được quyết định bởi yếu tố động học chứ không phải nhiệt động học.5 Khung cơ kim thường được tổng hợp bằng phương pháp dung môi nhiệt. Phương pháp dung môi nhiệt là một kỹ thuật kết tinh các chất từ dung môi ở 5 nhiệt độ cao và áp suất hơi bão hòa cao. Có nhiều yếu tố khảo sát khi sử dụng phương pháp thủy nhiệt, bao gồm nồng độ của các chất, tỉ lệ số mol các chấ t, giá trị pH, độ hòa tan, nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng. Tổng hợp thủy nhiệ t là một trường hợp đặc biệt khi dung môi là nước. Trong nhiều trường hợp, hỗ n hợp dung môi được dùng kết tinh khá hiệu quả. Nhiệt độ phản ứng phụ thuộ c vào tính chất vật lý, hóa học của các chất, ví dụ như nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, nhiệt độ phân hủy. Tùy vào nhiệt độ và dung môi phản ứng mà sử dụng lọ thủy tinh để thực hiện phản ứng với dung môi là nước và nhiệt độ thấp (nhỏ hơn 100oC). Ống thủy tinh chịu nhiệt được sử dụng trong những phản ứng ở nhiệt độ cao hơn 100oC nhưng nhỏ hơn 140oC. Với phản ứng nhiệt độ cao như 140oC nhưng thấp hơn 250oC bình thép không gỉ thường được sử dụng. Sử dụ ng bình thép không gỉ có thể làm việc được với áp suất cao, tối đa 1800 psi, và thể tích và thể tích bình cao áp khoảng 23 ml. Lọ thủy tinh hở, ống thủy tinh chịu nhiệ t và bình thép không gỉ được sử dụng nhiều trong lĩnh vực tổng hợp vật liệu khung cơ kim. 1.2.2. Phương pháp dung môi nhiệt Phương pháp dung môi nhiệt (Solvolth rmal m thod) là phương pháp kế t hợp giữa phương pháp thủy nhiệt (Hydroth rmal m dthod) và phương pháp dung môi keo tụ trực tiếp nhiệt độ sôi cao, tức là sử dụng dung môi nhiệt độ sôi cao đưa vào autoclar của phương pháp thủy nhiệt để thực hiện phản ứng tổng hợ p vật liệu ở áp suất cao hơn 1atm nhằm khống chế kích thước của vật liệu Phương pháp dung môi nhiệt là tổng hợp vật liệu bằng cách kế t tinh trong dung môi ở nhiệt độ và áp suất cao. Phương pháp này cần có điều kiện thuận lợ i là dung môi phải bão hòa để hình thành tinh thể và làm bay hơi dung môi bằng cách tăng nhiệt độ (làm tăng áp suất trong bình phản ứng) làm lạnh hỗn hợ p tinh thể sẽ xuất hiện. Dung môi thường dùng là: DMF, H2O, THF, DEF, Ethanol, hay hỗn hợ p các dung môi, nhiệt độ thích hợp để tổng hợp là 6 giờ đến 6 ngày Tổng hợp bằng phương pháp dung môi nhiệt luyện cho phép kiểm soát kích thước, hình dạng … của vật liệu. 6 1.2.3. Phương pháp vi sóng. Đây là phương pháp ít dùng nhưng tốc độ nhanh đơn giản và hiệu suất tương đối cao. Lò vi sóng giúp quá trình tổng hợp MOFs diễn ra nhanh hơn, từ khoảng 5 giây để khoảng 2,5 phút so với vài giờ hoặc hàng ngày đối với phương pháp khác. Mas l và cộng sự đã sử dụng lò vi sóng tổng hợp MOFs trong 30 giây đến 2 phút đạt hiệu suất từ 30 đến 90 . Nhóm tác giả Jong- San Chang đã tổng hợp Cu3(BTC)2 th o phương pháp vi sóng. Hỗn hợp phản ứng gồm H3 BTC (2 mmol), Cu(NO3)2.3H2O (3,65mmol) hòa tan trong 24ml hỗn hợp H2 O: C2H5OH (1:1), khuấy khoảng 10 phút, sau đó gia nhiệt bằng vi sóng trong 10 phút. Sau phản ứng hỗn hợp được làm lạnh xuống nhiệt độ phòng, rửa với hỗn hợp H2O, C2H5OH nhiều lần, làm khan qua đêm ở 100 C. 1.3. Các hướng biến tính vật liệu ZIF-8 Hiện nay có những hướng biến tính khác nhau trên nền vật liệ u ZIFs (Zeolitic Imida olat Flam works) và trong đó ZIF-8 có thể trở thành một ứng viên đang được các nhà nghiên cứu tập trung đến. ZIFs có cấu trúc liên kết kiểu z olit , trong đó các cation kim loại hoá trị hai liên kết vớ i các anion imidazolat trong mạng tứ diện. Do có độ bền hóa học, bền thủy nhiệt và độ xốp lớn nên ZIFs đã và đang rất được chú ý trong những năm gần đây, hứa hẹn có nhiều ứng dụng trong lưu trữ và tách khí, xúc tác và cảm biến hóa học. ZIF-8 là một trong số vậ t liệu ZIFs được nghiên cứu nhiều nhất do chúng có hệ thống vi mao quản có đường kính 11,6 Å được nối thông với các cửa sổ nhỏ có đường kính 3,4 Å. Cấ u trúc của ZIF-8 là một mạng lưới gồm nhiều tứ diện nối với nhau bao gồ m nguyên tử kẽm (Zn) liên kết với các imidazole hữu cơ, có đường kính mao quản lên tớ i 11,6 Å, bề mặt riêng lên đến 1810 m2 g đo hấp phụ N2 vớ i mô hình Langmuir và 1630 m2 g với BET. Khả năng biến tính ZIF-8 bằng các nhóm chức hữu cơ, các oxit kim loại hay kim loại đang được nghiên cứu. Nhóm của Ding đã tiến hành biến tính ZIF-8 với nano kim loạ i paladi Pd bằng cách điều chỉnh thời gian bổ sung các hạ t nano paladi, trong quá trình hình thành ZIF-8. Đây là một phương pháp hiệu quả và dễ dàng được nhóm đề xuất để tạo nên cấu trúc phân bố không gian paladi trong tinh thể ZIF-8. Ngoài ra có thể 7 ảnh hưởng đáng kể kích thước hạt của Pd-ZIF-8 và phân bố không gian palladium. Các hạt nano Pd được bọc bởi PVP, khi các hạt nano paladi-PVP được thêm vào ở giai đoạn đầu của sự hình thành ZIF-8, có thể thu được tinh thể ZIF-8 lớn hơn với hạt nano paladi được bọc hoàn toàn bên trong. Đưa các hạ t nano paladi-PVP ở giai đoạn sau có thể dẫn đến sự hình thành của tinh thể nhỏ ZIF-8 với tất cả các hạt nano paladi trên bề mặt ngoài của ZIF-8. Hiệu suấ t xúc tác phụ thuộc vào sự phân bố các 18 hạt nano Pd, Pd-ZIF-8 với các hạ t nano paladi bọc hoàn toàn có thể chọn lọc sản phẩm và xúc tác ổn định tốt hơn trong quá trình hydro hóa anken. Hình 1.2. Sơ đồ minh họa tổng hợp Pd-ZIF-8 Nhìn chung, việc biến tính ZIF-8 bằng Fe3O4 đã được một số tác giả nghiên cứu tổng hợp nhưng chủ yếu bằng phương pháp đồng kết tủa qua hai giai đoạn. Phương pháp này phức tạp, khó thực hiện, đòi hỏi sự chính xác của tất cả các giai đoạn trong quá trình tổng hợp, mất nhiều thời gian và hóa chất để tổ ng hợp. Theo sự hiểu biết của chúng tôi, biến tính trực tiếp ZIF-8 bằng sắt gần như chưa được nghiên cứu nhiều. Gần đây, Wang và cộng sự, đã nghiên cứu biế n tính trực tiếp ZIF-8 bằng sắt bằng phương pháp tạo mầm. Để kiểm soát kích thướ c tinh thể ZIF-8 tạo thành và hạn chế sự tạo thành muối kiềm (Zn(OH)NO3 củ a Zn(II), nhóm nghiêm cứu đã sử dụng chất hoạt động bề mặ t (Span 80 và Tween 80). Vật liệu Fe-ZIF-8 được sử dụng để tổng hợp nano Fe-N-C có hoạ t tính xúc tác cao với phản ứng khử oxygen trong axit. Ngoài ra, nghiên cứu biến tính ZIF-8 bằng các nhóm chức hữu cơ cũng được các nhà khoa học quan tâm. Vật liệu PEI-ZIF-8 được tổng hợp bằng 8 phương pháp ngâm tẩm ướt, sau khi xử lý nhiệt ở 423 K trong chân không để loại bỏ nước hấp phụ thì ZIF-8 được cho vào dung dị ch PEI trong methanol. Vật liệu PEI-ZIF-8 có khả năng lưu trữ CO2 lớn và khả năng lọc tách CO2CH4 tốt. Công suất lưu trữ CO2 tăng lên với hàm lượng PEI trong vật liệu tổng hợ p và đạt tối đa khi lượng PEI trên vật liệu là 45. 1.4. Ứng dụng vật liệu ZIF-8 1.4.1. Hấp phụ các chất trong dung dịch bằng vật liệu ZIF-8 và một số vấn đề nghiên cứu quá trình hấp phụ 1.4.1.1. Sự ô nhiễm nguồn nước do phẩm nhuộm Ô nhiễm nước thải trong công nghiệp dệt nhuộm chủ yếu là do hóa chấ t, thuốc nhuộm sau khi sử dụng còn thừa, không gắn màu vào xơ sợi được loạ i bỏ trong công đoạn giặt. Một trong những yếu tố chính để xác định mức độ thải loại thuốc nhuộm vào môi trường là độ gắn màu. Mức độ gắn màu lại phụ thuộc rất lớn vào loại thuốc nhuộm sử dụng. Thuốc nhuộm trực tiếp thườ ng là muối natri của các sunfonic acid hay carboxylic acid hữu cơ của các hợ p chất có hệ mang màu chứa nhóm azo (-N = N-) kiểu monoazo, diazo và đa số là polyazo. Phẩm nhuộm azo chứa nhóm azo liên kết với vòng benzene tạo ra hệ liên hợp mang màu.10 Trong khóa luận này, chúng ta sẽ hấp phụ phẩm nhuộm Acid Blue 113 thuộ c phẩm nhuộm azo. Phẩm nhuộm acid Blue có CTPT C32H21N5Na2O6S2. Có CTCT: Đặc điểm: C32H21N5Na2O6S2, Axit yếu màu xanh da trời 5R, axit xanh 5R, axit màu xanh da trời P-2RB, axit màu xanh da trời 5R, bột màu xanh đ n, hòa tan dễ dàng trong nước, sử dụng để nhuộm lụa, len, nylon, da, giấy… 9 Do công nghệ sản xuất vải sợi sử dụng nhiều nguồn nguyên liệ u, hóa chất khác nhau nên thành phần ô nhiễm của nước thải ngành dệt nhuộ m khá phức tạp và không ổn định. Thuốc nhuộm hoạt tính thường được dùng để nhuộm các loại xơ cellulose, polyamide, len, tơ tằm. Mức độ không gắ n màu của thuốc nhuộm hoạt tính tương đối cao, khoảng 30 và do chứa gố c halogen hữu cơ nên làm tăng tải lượng độc hạ i AOX (Absorbable Organic Chlorinated Compounds) trong nước thải. Quá trình nhuộm phải sử dụ ng lượng chất điện li khá lớn (NaCl, Na2SO4), chúng bị thả i hoàn toàn sau nhuộm và giặt (30-60 g.l-1). Nước thải chứa các phẩm nhuộm rất có hạ i cho thuỷ sinh và cản trở việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh họ c. Màu phẩm nhuộm hoạt tính thuộc nhóm azo là nhóm mang màu hữu cơ khó phân hủy sinh học. Trong khi đó, thuốc nhuộm hoạt tính là loại thuố c nhuộm được sử dụng nhiều nhất hiện nay nhưng khác với các loại thuố c nhuộm khác, hiệu quả xử lý thuốc nhuộm hoạt tính trong các hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm rất thấp.3 1.4.3.2. Nghiên cứu hấp phụ các chất trong dung dịch trê...