Họp Hội đồng đánh giá nghiệm thu cấp cơ sở đề tài KHCN cấp Bộ mã số B2024-MDA-10 do PGS.TS Phạm Xuân Núi chủ nhiệm

Sử dụng công nghệ xanh chế tạo được vật liệu nanocomposite có từ tính và hoạt tính quang xúc tác sử dụng cho quá trình phân hủy vi nhựa ô nhiễm trong môi trường nước và nước thải

Tính mới và sáng tạo:

Các hạt nano Fe₃O₄ từ tính đã được tổng hợp thành công thông qua phương pháp thân thiện môi trường sử dụng dịch chiết lá trà xanh – một nguồn nguyên liệu tự nhiên dồi dào và tái sử dụng. Các hạt nano Fe₃O₄ tổng hợp được thể hiện đặc tính thân thiện môi trường, đồng thời tính chất từ của chúng cho phép tách vật liệu hiệu quả khỏi hỗn hợp sau xử lý, từ đó hạn chế nguy cơ gây ô nhiễm thứ cấp. Những kết quả này cho thấy tiềm năng ứng dụng của các vật liệu nano hấp phụ từ tính có nguồn gốc thực vật trong xử lý nước và nước thải, đặc biệt đối với việc loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ tồn dư.

Composite Fe₃O₄@MIL-101(Cr) đã được tổng hợp thành công thông qua phương pháp thân thiện môi trường sử dụng PET thải làm nguồn nguyên liệu ban đầu.

Nghiên cứu này đã chứng minh việc tổng hợp thành công vật liệu nanocomposite ba thành phần TiO₂@In₂S₃/MIL-101(Cr) với hiệu năng đa chức năng vượt trội trong xử lý nước. Hoạt tính ưu việt này được quy cho hiệu ứng hiệp đồng giữa TiO₂ và In₂S₃ trong cấu trúc khung cơ kim MIL-101(Cr), giúp tăng cường sự phân tách hiệu quả các cặp điện tích quang sinh, mở rộng khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến và cung cấp diện tích bề mặt lớn cho quá trình hấp phụ các chất ô nhiễm. Sự kết hợp này góp phần nâng cao đáng kể hiệu quả xử lý của vật liệu đối với cả vi nhựa và các hợp chất dược phẩm trong môi trường nước.

Vật liệu quang xúc tác TiO₂@UiO-66 tổng hợp mở ra tiềm năng cho việc xử lý vi nhựa polystyrene trong môi trường nước. Cơ chế phân hủy chủ yếu được chi phối bởi các nhóm oxygen hoạt hóa (Reactive Oxygen Species – ROS), đặc biệt là gốc hydroxyl (•OH) và gốc superoxide (O₂•⁻), đóng vai trò chủ đạo trong quá trình oxy hóa và phân hủy vi nhựa PS

Kết quả nghiên cứu:

- Các hạt nano từ tính Fe₃O₄ (Fe₃O₄ NPs) được tổng hợp bằng phương pháp xanh sử dụng dịch chiết lá trà xanh làm tác nhân khử và ổn định. Các hạt nano siêu thuận từ thu được thể hiện từ độ bão hòa khoảng ~50 emu/g và kích thước tinh thể trung bình khoảng ~20 nm, được hình thành ở 180 °C trong thời gian 8 h. Các hạt nano này được ứng dụng làm chất hấp phụ để loại bỏ polyacrylamide (PAM) khỏi dung dịch nước.

- Composite Fe₃O₄@MIL-101(Cr) đã được tổng hợp thành công thông qua phương pháp thân thiện môi trường sử dụng PET thải làm nguồn nguyên liệu ban đầu. Việc tăng liều lượng hấp phụ lên 1,25 g L⁻¹ và vận hành trong điều kiện kiềm nhẹ (pH = 8,15) đã cải thiện đáng kể hiệu suất hấp phụ, đạt hiệu quả loại bỏ vi nhựa PS khoảng 91% trong vòng 150 phút.

- Vật liệu composite đạt khả năng loại bỏ hoàn toàn vi nhựa PSMPs (500 mg·L⁻¹) trong vòng 90 phút và phân hủy 97% tetracycline (30 mg·L⁻¹) trong vòng 210 phút dưới chiếu xạ ánh sáng khả kiến. Đặc biệt, trong hệ chứa đồng thời hai loại chất ô nhiễm, vật liệu đạt hiệu suất loại bỏ hoàn toàn (100%) cả PSMPs và TC sau 240 phút xử lý.

- Composite TiO₂@UiO-66 thể hiện hoạt tính quang xúc tác vượt trội đối với quá trình phân hủy vi nhựa PS so với TiO₂ và UiO-66 đơn lẻ dưới điều kiện chiếu xạ UV. Cụ thể, khoảng 63% vi nhựa PS ở nồng độ 150 ppm đã bị phân hủy sau 30 h chiếu xạ với cường độ ánh sáng 4 mW·cm⁻² trong điều kiện pH tự nhiên.

 Sản phẩm của đề tài:

- 03 bài báo quốc tế (Q1) thuộc danh mục SCI/SCI-E (theo đăng ký 01 bài Q1 và 01 bài Q3); vượt 01 bài Q2 so với đăng ký

- 01 bài báo trên Tạp chuyên ngành trong nước có Uy tín

- Đào tạo được 01 Thạc sĩ đã cấp bằng;

- Góp phần đào tạo 01 NCS (vượt đào tạo NCS)

- 0 1 Quy trình chế tạo xanh vật liệu nanocomposite từ tính có hoạt tính xúc tác quang cao trong cho quá trình phân hủy vi nhựa trong môi trường nước.

- 01 Quy trình phân hủy vi nhựa trên vật liệu nanocomposite từ tính–quang xúc tác chế tạo được.

- 01 Quy trình chế tạo nanocomposite TiO2@In2S3/MIL-101(Cr) để loại bỏ vi nhựa polystyrene (Vượt 01 quy trình)

- 01 Báo cáo đánh giá tính khả thi của giải pháp sử dụng vật liệu nanocomposite từ tính trên cơ sở khung hữu cơ–kim loại có hoạt tính quang xúc tác cao cho quá trình phân hủy vi nhựa từ nước thải

-  01 Giải pháp hữu ích: 01 (đã được cấp bằng vượt trội so với đăng ký chỉ chấp nhận đơn)

- 01 Vật liệu nanocomposite từ tính–quang xúc tác dạng bột mịn: 50 gram

Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu:

- Kết quả của đề tài đã được công bố trên các tạp chí trong và ngoài nước, và sản phẩm đào tạo.

- Kết quả của đề tài sẽ được chuyển giao cho các cơ quan chức năng dưới hình thức chuyển giao trực tiếp báo cáo, các kết quả thực nghiệm nghiên cứu, các sắc kí đồ, các mẫu phân tích dưới dạng giản đồ,…. Đề xuất công nghệ xử lý ô nhiễm ứng dụng trong thực tế.

Địa chỉ ứng dụng

- Bộ môn Lọc-Hóa dầu, Khoa Dầu khí và Năng lượng, Trường Đại học Mỏ-Địa chất.

- Các Viện nghiên cứu, các trường Đại học có Đào tạo đại học, Sau đại học ngành Kỹ thuật hóa học và Kỹ thuật môi trường.

- Các Trung tâm nghiên cứu về vật liệu xúc tác và hấp phụ ứng dụng trong xử lý môi trường