(Luận án tiến sĩ) nghiên cứu biến tính tio2 bằng sắt và cacbon làm chất xúc tác quang hóa vùng khả kiến để xử lý các hợp chất hữu cơ bền trong môi trường nước

D Ụ Ữ V T TẮT ABS ộ hấp thụ quang Absorbance AC Than hoạt tính ctivated arbon AOPs Quá trình oxi hóa tăng cường dvanced Oxidation Processes BE Năng lượng liên kết Binding energy BET ng n

T T T

i 2

UẬ T S

ĐẠ QUỐ G À Ộ

TR ỜNG I H KHO H T NHI N

T T T

i 2

Ờ ĐO

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

ác số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

T T n T

Ờ Ả Ơ

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS TS NGUYỄN VĂN NỘI, PGS TS NGUYỄN ÌNH BẢNG đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình làm luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, các anh chị cán bộ trong bộ môn hóa vô cơ, hóa môi trường, khoa Hóa học, Trường ại học Khoa học Tự nhiên, ại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Ban hủ Nhiệm khoa Hóa học, Trường ại học Khoa học Tự nhiên, ại học Quốc gia Hà Nội và Trường ại học Quy Nhơn đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và hoàn thành bản luận án

uối cùng tôi xin chân thành cảm ơn bố mẹ, anh chị, gia đình và bạn bè đồng nghiệp những người luôn động viên, chia sẽ mọi khó khăn cùng tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án

Hà Nội, tháng 12 năm 2013

Nghiên cứu sinh

T T n T

Ụ Ụ

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các hình ảnh

Danh mục các bảng biểu

MỞ ẦU 1

hương T NG QUAN 3

Vật liệu xúc tác quang hóa TiO2 3

ấu trúc vật liệu TiO2 3

ơ chế của quá trình quang xúc tác TiO2 6

1.2 Biến tính vật liệu TiO2-nâng cao hiệu quả quá trình quang xúc tác của TiO2 9 Giảm kích thước hạt, điều khiển thành phần pha và diện tích bề mặt 9

Biến tính hóa học bề mặt 10

3 Phương pháp sử dụng cặp chất bán dẫn 11

1.2.4 Biến tính TiO2 bằng kim loại và phi kim 12

1.2.4 Biến tính TiO2 bằng kim loại 12

1.2.4 Biến tính TiO2 bằng phi kim 14

1.2.4.3 Biến tính TiO2 bằng kim loại và phi kim 15

1.3 ác phương pháp điều chế vật liệu quang xúc tác TiO2 biến tính 16

1.3 Phương pháp tẩm 16

1.3 Phương pháp đồng kết tủa 17

1.3.3 Phương pháp ngưng tụ hơi hóa học VD và phương pháp ngưng tụ hơi vật lý PVD 17

1.3.4 Phương pháp sol – gel 18

1.3.5 Phương pháp thủy nhiệt 19

1.4 ố định vật liệu TiO2 lên các chất mang khác nhau 21

1.4.1 Sử dụng than hoạt tính làm chất mang xúc tác 22

1.4 Hoạt hóa bề mặt của than và gắn xúc tác Fe-C-TiO2 lên than 23

5 Một số ứng dụng của vật liệu quang xúc tác nano TiO2 và TiO2 biến tính 24

6 T ng quan về các loại phẩm nhuộm và các phương pháp xử lý 25

6 T ng quan về thuốc nhuộm 25

6 Thành phần thuốc nhuộm 25

6 Một số loại thuốc nhuộm sử dụng trong công nghiệp 26

6 .3 Phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 28

6 Giới thiệu về phẩm màu rhodamin B 28

hương TH NGHIỆM 31

T ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2 và -TiO2 bằng phương pháp sol-gel kết

hợp với thủy nhiệt 31

T ng hợp vật liệu Fe-TiO2 bằng phương pháp sol-gel kết hợp với nung 31 .3 T ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2/AC-HNO3 bằng phương pháp sol-gel kết hợp với thủy nhiệt 32

3 Quá trình hoạt hóa than hoạt tính bằng HNO3 (AC-HNO3) 32

3 T ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2/AC-HNO3 32

4 T ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2 -PSS bằng phương pháp sol-gel kết hợp với thủy nhiệt 32

2.1.4.1 Quá trình hoạt hóa than hoạt tính bằng PSS -PSS) 32

4 T ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2/AC-PSS 33

5 T ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2 bằng phương pháp sol-gel kết hợp với thủy nhiệt 33

6 T ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2 ở các điều kiện khác nhau 33

6 Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng sắt pha tạp vào TiO2 33

6 Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến t ng hợp vật liệu 33

6.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của t lệ dung môi 33

2.1.6.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian già hóa gel 34

2.1.6.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ thủy nhiệt 34

2.1.6.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian thủy nhiệt 34

7 T ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2/AC-HNO3 ở các điều kiện khác nhau 34

2.1.7 Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng than AC-HNO3 34

2.1.7.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ axit HNO3 trong quá trình hoạt hóa than 34

7.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian khuấy sol trong quá trình t ng hợp xúc tác 35

2.1.8 T ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2 -PSS ở các điều kiện khác nhau 35

8 Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng than -PSS 35

2.1.8.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ PSS trong quá trình hoạt hóa than 35

8.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian khuấy sol 35

ác phương pháp nghiên cứu đặc trưng cấu trúc vật liệu 35

Phương pháp phân tích nhiệt 35

Phương pháp nhiễu xạ tia X XRD - X Rays Diffraction) 36

3 Phương pháp ph hồng ngoại IR 37

4 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua TEM và hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao HR TEM 38

4 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua TEM 38

4 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HR TEM) 38 2.2.5 Phương pháp hiển vi điện tử qu t SEM 39

6 Phương pháp ph tán xạ năng lượng tia X EDX 40

7 Phương pháp ph hấp thụ UV-Vis 41

8 Phương pháp quang điện tử tia X XPS 42

9 Phương pháp đ ng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ nitơ BET 43

2.3 Thí nghiệm khảo sát hoạt tính của xúc tác 44

4 Phương pháp đánh giá hiệu quả quang xúc tác 45

4 ường chuẩn xác định nồng độ rhodamin B 45

4 Xác định nhu cầu oxi hóa học OD 45

2.4.2.1 Hóa chất 45

4 Phương pháp xác định 46

4 .3 Xây dựng đường chuẩn sự phụ thuộc của OD vào mật độ quang 46 .4.3 Xác định hàm lượng chất hữu cơ trong mẫu bằng phương pháp đo TO 47 .4.4 Phân tích sản phẩm phản ứng bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao 47

hương 3 K T QUẢ V THẢO LUẬN 49

3 Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của sắt và cacbon khi pha tạp vào TiO2 49

3.1.1 So sánh các đặc trưng XRD, UV-Vis, EDX, IR của các mẫu xúc tác 50

3.1.2 So sánh kết quả xử lý rhodamin B của các mẫu xúc tác 54

3 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình t ng hợp vật liệu Fe-C-TiO256 3 Ảnh hưởng của lượng sắt pha tạp vào TiO2 56

3 Ảnh hưởng của pH đến t ng hợp vật liệu 58

3.2.3 Ảnh hưởng của t lệ dung môi 59

3.2.4 Ảnh hưởng của thời gian già hóa gel 60

3.2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy nhiệt 61

3.2.5 Kết quả phân tích XRD của các mẫu xúc tác ở điều kiện nhiệt độ thủy nhiệt khác nhau 61

3.2.5.2 Kết quả phân hủy rhodamin B của các mẫu xúc tác ở điều kiện nhiệt độ thủy nhiệt khác nhau 62

3.2.6 Ảnh hưởng của thời gian thủy nhiệt 63

3.3 ặc trưng vật liệu Fe-C-TiO2 64

3.3 Kết quả phân tích ph XPS 64

3.3 Kết quả chụp hiển vi điện tử qu t SEM 66

3.3.3 Kết quả chụp hiển vi điện tử truyền qua TEM và HR-TEM 67

3.3.4 Kết quả phân tích đ ng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ Nitơ BET 67

3.4 T ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2/AC-HNO3 69

3.4 Nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình t ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2/AC-HNO3 69

3.4 Ảnh hưởng của nồng độ axit HNO3 đến quá trình hoạt hóa than 69

3.4 Ảnh hưởng của lượng than hoạt tính 70

3.4 .3 Ảnh hưởng của thời gian khuấy sol 72

3.4 ặc trưng vật liệu Fe-C-TiO /AC-HNO 72

3.4 Kết quả chụp hiển vi điện tử truyền qua TEM và HR-TEM 75

3.5 T ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2/AC-PSS 76

3.5 Nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình t ng hợp vật liệu Fe-C-TiO2/AC-PSS 76

3.5 Ảnh hưởng của nồng độ PSS 76

3.5 Ảnh hưởng của lượng than hoạt tính 77

3.5 .3 Ảnh hưởng của thời gian khuấy sol 79

3.5 ặc trưng vật liệu Fe-C-TiO2/AC-PSS 80

3.5 Kết quả phân tích ph XPS 80

3.5 Kết quả chụp hiển vi điện tử truyền qua TEM và HR-TEM 82

3.6 So sánh ảnh hưởng của quá trình hoạt hóa than đến tính chất của vật liệu 83

3.6 So sánh các đặc trưng cấu trúc của các mẫu Fe-C-TiO2/AC, Fe-C-TiO2/AC-HNO3, Fe-C-TiO2/AC-PSS và AC 83

3.6 So sánh kết quả xử lý rhodamin B của các mẫu 88

3.7 ác yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy rhodamin B bởi các chất quang xúc tác Fe-C-TiO2,Fe-C-TiO2/AC-HNO3, Fe-C-TiO2/AC-PSS 90

3.7 Quang phân hủy rhodamin B trên xúc tác Fe-C-TiO2 90

3.7 Ảnh hưởng của pH dung dịch 90

3.7 Ảnh hưởng của lượng chất xúc tác 91

3.7 .3 Ảnh hưởng của nguồn chiếu sáng 92

3.7 .4 Khảo sát khả năng khoáng hóa hoàn toàn rhodamin B 93

3.7 .5 Nghiên cứu hiệu ứng kết hợp giữa quá trình Fenton và quá trình quang xúc tác trên hệ Fe-C-TiO2/H2O2 95

3.7.2 Quang phân hủy rhodamin B trên xúc tác Fe-C-TiO2/AC-HNO3 và Fe-C-TiO2/AC-PSS 98

3.7.2.1 Ảnh hưởng của lượng chất xúc tác Fe-C-TiO2/AC-HNO3 đến quá trình quang phân hủy rhodamin B 98

3.7.2.2 Ảnh hưởng của lượng chất xúc tác Fe-C-TiO2 -PSS đến quá trình quang phân hủy rhodamin B 99

3.7.3 Khả năng tái sử dụng xúc tác 100

3.7.4 Nghiên cứu động học quá trình quang phân hủy rhodamin B trên các mẫu xúc tác 101

3.7.4 Kết quả nghiên cứu động học quá trình quang phân hủy rhodamin B trên xúc tác Fe-C-TiO2 102

3.7.4 Kết quả nghiên cứu động học quá trình quang phân hủy rhodamin B trên xúc tác Fe-C-TiO2/AC-HNO3 và Fe-C-TiO2/AC-PSS 103

3.8 ng dụng xúc tác để xử lý mẫu nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội104 K T LUẬN 105

NH NG NG TRÌNH NG B LI N QU N N T I 107

T I LIỆU TH M KHẢO 108

PH L

D Ụ Ữ V T TẮT

ABS ộ hấp thụ quang (Absorbance)

AC Than hoạt tính ctivated arbon

AOPs Quá trình oxi hóa tăng cường dvanced Oxidation Processes

BE Năng lượng liên kết Binding energy

BET ng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ nitơ the Brunauer-Emmett-Teller)

CB Vùng dẫn Conduction Band)

COD Nhu cầu oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand)

DSC Phân tích nhiệt vi sai qu t (Differential Scanning Calorimetry)

DTA Phân tích nhiệt vi sai Differential Thermal nalysis

EDX Ph tán xạ năng lượng tia X Energy-Dispersive X-ray spectroscopy )

Ebg Năng lượng vùng cấm Band gap Energy

HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao ( high-performance liquid chromatography)

HR TEM Hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (high-resolution transmission

electron microscopy)

IR Phương pháp ph hồng ngoại (Infrared spectroscopy)

PSS Poly (Natri 4-stiren sunfonat)

RhB Rhodamin B

SEM Phương pháp hiển vi điện tử qu t (Scanning Electron Microscopy) TGA Phân tích nhiệt trọng lượng Thermo Gravimetric nalysis

TEM Hiển vi điện tử truyền qua Transmission Electron Microscopy)

TIOT Tetra isopropyl octo titanat

TOC T ng cacbon hữu cơ (Total Organic Carbon)

UV-Vis Tử ngoại – Khả kiến Ultra Violet – Visible)

VB Vùng hóa trị Valence Band)

XPS Ph quang điện tử tia X X-Ray Photoelectron Spectroscopy)

XRD Phương pháp nhiễu xạ tia X X-Ray Diffraction)

Fe-C-TiO2 Vật liệu TiO2 biến tính bởi sắt và cacbon

Fe-TiO2 Vật liệu TiO2 biến tính bởi sắt

C-TiO2 Vật liệu TiO2 biến tính bởi cacbon

AC-HNO3 Than hoạt tính được hoạt hóa bằng HNO3

AC-PSS Than hoạt tính được hoạt hóa bằng PSS

D Ụ Ì Ả

Hình 1.1 ấu trúc của tinh thể TiO2 4

Hình 1.2 Giản đồ năng lượng của anata và rutin 5

Hình 1.3 Sự hình thành các gốc OH và O2 6

n ơ chế quá trình quang xúc tác của TiO2 8

Hình 1.5 Hiệu quả của kích thước hạt và ranh giới tinh thể trong việc giảm sự tái kết hợp e -/h+ 9

Hình 1.6 Sự kích thích và sự chuyển điện tích giữa chất nhạy sáng và TiO2 11

n ơ chế quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ của cặp bán dẫn TiO2/CdS 12 Hình1.8 Hiệu ứng plasmon giữa cặp electron và lỗ trống 13

Hình 1.9 Vai trò của ion g+ và ion Fe3+ khi pha tạp vào TiO2 14

Hình 1.10 Năng lượng vùng cấm giảm nhờ biến tính với Nitơ 14

Hình 1.11 Sơ đồ quá trình oxi hóa khử xúc tác TiO2 pha tạp bằng sắt và phi kim khi được kích hoạt bằng ánh sáng 15

n 2 Sơ đồ hệ thống VD 18

Hình 1.13 ông đoạn sol-gel và các sản phẩm từ quá trình sol-gel 19

n Hình dạng và cấu trúc lỗ của than hoạt tính Trà Bắc 23

n Những ứng dụng chính của quang xúc tác nano TiO2 24

Hình 1.16 ông thức hóa học của rhodamin B 29

n Nguyên lý của ph p phân tích EDX 40

n Ph hấp thụ UV-Vis của TiO2 a và TiO2/AC (b) 41

n 3 ồ thị biểu diễn sự biến thiên của P [V Po-P)] theo P/Po 43

n Quang ph đèn compact 44

n ường chuẩn xác định nồng độ rhodamin B 45

n ường chuẩn phân tích OD 46

n Giản đồ phân tích nhiệt của xúc tác Fe-C-TiO2 49

Hình 3.2 Giản đồ XRD của Fe-C-TiO2; C-TiO2; Fe-TiO2; TiO2 50

n Ph EDX của xúc tác a Fe-TiO2 và b Fe-C-TiO2 51

n Ph IR mẫu TiO2 và Fe-TiO2 (a);C-TiO2 và Fe-C-TiO2 (b) 52

Hình 3.5 Ph hấp thụ UV-vis của xúc tác Fe-C-TiO2; C-TiO2; Fe-TiO2; TiO2 53

Hình 3.6 Vai trò của sắt khi pha tạp vào TiO2 54

Hình 3.7 Vai trò của cacbon khi pha tạp vào TiO2 54

n ồ thị biểu diễn % rhodamin B phân hủy theo thời gian của các mẫu xúc

tác TiO2, Fe-TiO2, C-TiO2, Fe-C-TiO2 55

nhau 56

n Ph UV-Vis của các mẫu xúc tác với t lệ sắt pha tạp vào TiO2 khác nhau 57

n ồ thị sự phân hủy rhodamin B trên các mẫu xúc tác với t lệ sắt pha

tạp vào TiO2 khác nhau 57

n Giản đồ XRD của các mẫu xúc tác ở điều kiện pH t ng hợp khác nhau58

n Giản đồ XRD của các mẫu xúc tác được t ng hợp với t lệ dung môi

n ồ thị sự phân hủy rhodamin B trên các mẫu xúc tác ở điều kiện nhiệt

độ thủy nhiệt khác nhau 62

n Giản đồ XRD của các mẫu xúc tác ở điều kiện thời gian thủy nhiệt khác

nhau 63

n ồ thị sự phân hủy rhodamin B trên các mẫu xúc tác ở điều kiện thời

gian thủy nhiệt khác nhau 64

Hình 3.19 Ph XPS mẫu Fe-C-TiO2 (a); Ti 2p (b); O 1s (c); C 1s (d); Fe 2p (e) 65

Hình 3.20 Ảnh SEM mẫu Fe-C-TiO2 66

thước mao quản của mẫu xúc tác Fe-C-TiO2 (b) 67

n TiO2 phủ lên trên -HNO3 70

t ng hợp ở điều kiện thời gian khuấy sol khác nhau 72

1s (e), Fe 2p (g) 73

Fe-C-TiO2 /AC-HNO3 (b) 75

Hình 3.30 Kết quả phân hủy rhodamin B của các mẫu Fe-C-TiO2/AC-HNO3 khi

được hoạt hóa bởi PSS có nồng độ khác nhau 76

chất hữu cơ đến bề mặt xúc tác b 77

/56AC-PSS 77

Hình 3.34 Kết quả phân hủy rhodamin B của các mẫu Fe-C-TiO2/AC-PSS được

t ng hợp ở điều kiện thời gian khuấy sol khác nhau 79

(e), Fe 2p (g) 80

/AC-PSS (b) 82

Hình 3.37 Giản đồ XRD của các mẫu Fe-C-TiO2, Fe-C-TiO2/AC-HNO3,

Fe-C-TiO2/AC-PSS, Fe-C-TiO2/AC 83

Fe-C-TiO2/AC-PSS (d) 84

Fe-C-TiO2/AC-PSS, Fe-C-TiO2/AC-HNO3 (b) 86

Fe-C-TiO2; TiO2 87

Hình 3.42 Kết quả xử lý rhodamin B theo thời gian của các mẫu Fe-C-TiO2/AC, Fe-C-TiO2/AC-HNO3, Fe-C-TiO2/AC-PSS và AC 88

Hình 3.43 ồ thị sự phân hủy rhodamin B ở điều kiện lượng xúc tác Fe-C-TiO2

khác nhau 91

Hình 3.44 ồ thị sự phân hủy rhodamin B trên xúc tác Fe-C-TiO2 ở điều kiện nguồn chiếu sáng khác nhau 92

n 45 Ph UV-Vis của RhB và sản phẩm phân hủy theo thời gian 94

n 46 Sắc đồ HPL của dung dịch RhB trước khi xử lý a, a’ sau khi xử lý

suất quang phân hủy rhodamin B 99

Hình 3.50 Hoạt tính xúc tác Fe-C-TiO2(a), Fe-C-TiO2/AC-HNO3 (b), TiO2/AC-PSS c sau 5 lần sử dụng 100

n 51 ồ thị sự phụ thuộc ln o/Ct của xúc tác Fe-C-TiO2 vào thời gian phân hủy Rhodanin B 102

n 2 Sự biến thiên hằng số tốc độ biểu kiến k’ theo nồng độ ban đầu

rhodamin B 102

n 3 ồ thị sự phụ thuộc ln o/Ct của xúc tác Fe-C-TiO2/AC-HNO3 (a) và C-TiO2 -PSS b vào thời gian phân hủy Rhodanine B 103

Fe-D Ụ Ả G ỂU

ản 1.1 ác thông số vật lí của TiO2 dạng anata và rutin 4

ản Thế khử chuẩn của một số tác nhân oxi hóa 7

ản 1.3 Thông số kĩ thuật của than hoạt tính Trà Bắc 23

ản Kết quả xây dựng đường chuẩn OD 46

ản Kích thước hạt tính theo phương trình Debye - Scherrer và thông số mạng của các mẫu TiO2, Fe-TiO2, C-TiO2, Fe-C-TiO2 50

ản Hiệu suất phân hủy rhodamin B theo thời gian của các mẫu xúc tác TiO2, Fe-TiO2, C-TiO2, Fe-C-TiO2 54

ản Hiệu suất phân hủy rhodamin B theo thời gian của các mẫu xúc tác với t lệ sắt pha tạp khác nhau 57

ản 4 Kích thước tinh thể và hiệu suất phân hủy rhodamin B theo thời gian của các mẫu vật liệu được t ng hợp ở điều kiện pH khác nhau 59

ản 5 Kích thước tinh thể và hiệu suất phân hủy rhodamin B theo thời gian của các mẫu vật liệu được t ng hợp với t lệ TIOT: etanol: H2O khác nhau 60

Bản 6 Kích thước tinh thể và hiệu suất phân hủy rhodamin B theo thời gian trên các mẫu vật liệu được t ng hợp ở điều kiện thời gian già hóa gel khác nhau 61

ản 7 Hiệu suất phân hủy rhodamin B theo thời gian của các mẫu xúc tác ở điều kiện nhiệt độ thủy nhiệt khác nhau 62

ản 8 Hiệu suất phân hủy rhodamin B theo thời gian của các mẫu xúc tác ở điều kiện thời gian thủy nhiệt khác nhau 63

ản 9 Năng lượng liên kết, % khối lượng của các nguyên tố trong xúc tác Fe-C-TiO2 65

ản 0 Hiệu suất xử lý rhodamin B theo thời gian của các mẫu xúc tác Fe-C-TiO2/AC-HNO3 khi được hoạt hóa bởi HNO3 có nồng độ khác nhau 69

ản 1 Hiệu suất phân hủy rhodamin B theo thời gian của các mẫu xúc tác Fe-C-TiO2/xAC-HNO3 có lượng than hoạt tính khác nhau 71

ản 12 Hiệu suất phân hủy rhodamin B theo thời gian của các mẫu xúc tác Fe-C-TiO2/AC-HNO3 được t ng hợp ở điều kiện thời gian khuấy sol khác nhau 72

ản 3 Năng lượng liên kết và % khối lượng của các nguyên tố trong xúc tác Fe-C-TiO2/AC-HNO3 73

ản 4 Hiệu suất phân hủy rhodamin B theo thời gian của mẫu xúc tác Fe-C-TiO2/AC-PSS khi được hoạt hóa bởi PSS có nồng độ khác nhau 76

ản 5 Hiệu suất phân hủy rhodamin B theo thời gian của các mẫu xúc tác

Fe-C-TiO2/xAC-PSS có lượng than hoạt tính khác nhau 78

ản 16 Hiệu suất phân hủy rhodamin B theo thời gian của các mẫu xúc tác

Fe-C-TiO2/AC-PSS được t ng hợp ở điều kiện thời gian khuấy sol khác nhau 79

ản 17 Năng lượng liên kết, % khối lượng của các nguyên tố trong xúc tác 81

Fe-C-TiO2/AC-HNO3, Fe-C-TiO2/AC-PSS 85

Fe-C-TiO2/AC-HNO3 và Fe-C-TiO2/AC-PSS với ban đầu 88

pH dung dịch 90

ản 1 Sự phụ thuộc hiệu suất phân hủy rhodamin B vào hàm lượng chất xúc

tác Fe-C-TiO2 91

ản 2 Hiệu suất phân hủy RhB ở điều kiện nguồn chiếu sáng khác nhau 92

ản 3 Kết quả sự phân hủy rhodamin B ở điều kiện thay đ i thời gian đạt cân

bằng hấp phụ 93

ản 4 Giá trị TO và OD của dung dịch RhB 0mg l chuyển hóa theo thời

gian dưới sự quang xúc tác Fe-C-TiO2 93

ản 5 Hiệu suất phân hủy rhodamin B của các quá trình OPs khác nhau có

trong hệ Fe-C-TiO2/H2O2 96

ản 26 Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến hiệu ứng kết hợp giữa quá trình Fenton và quang xúc tác Fe-C-TiO2 98

quang phân hủy rhodamin B 98

ản 28 Ảnh hưởng của lượng chất xúc tác Fe-C-TiO2/AC-PSS đến hiệu suất

quang phân hủy rhodamin B 99

Fe-C-TiO2/AC-HNO3, Fe-C-TiO2/AC-PSS qua 5 lần sử dụng 100

ản 0 Kết quả sự chuyển hóa OD, TO của mẫu nước thải dệt nhuộm

Dương Nội trên quang xúc tác Fe-C-TiO2/AC-HNO3 và Fe-C-TiO2/AC-PSS 104

thải ra môi trường nước, những hợp chất hữu cơ độc hại bền vững Persistant

Organic Pollutants - POPs có khả năng gây ra mối nguy hại tiềm tàng Những chất

hữu cơ bền này rất khó bị phân hủy sinh học, chúng sẽ lan truyền và tồn lưu trong thời gian dài, gây ra ô nhiễm môi trường nước rất nghiêm trọng ặc biệt chúng có thể tích l y trong cơ thể sinh vật và gây ra nhiễm độc cấp tính và mãn tính cho con người Ở Việt Nam, những chất hữu cơ bền này được sinh ra chủ yếu từ hoạt động sản xuất của nhà máy trong các khu công nghiệp, hoạt động của các làng nghề ví

dụ làng nghề dệt nhuộm và nước thải sinh hoạt trong các khu đô thị lớn

ể xử lý những chất ô nhiễm hữu cơ bền đã có nhiều phương pháp xử lý được đặt ra như phương pháp hấp phụ, phương pháp sinh học, phương pháp oxi hóa Tuy nhiên nếu dùng phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính, zeolit, có thể

bị hạn chế vì kích thước mao quản nhỏ d< ,5 nm dẫn đến không thích hợp cho quá trình chuyển hóa các phân tử phức tạp, khối lượng lớn và cồng kềnh Nếu dùng phương pháp sinh học thì rất khó phân hủy các hợp chất hữu cơ bền này Vì vậy việc tìm kiếm phương pháp xử lý triệt để những hợp chất hữu cơ bền đang là vấn đề rất được các nhà khoa học quan tâm

Quá trình quang xúc tác bán dẫn là một trong những quá trình oxi hóa nâng cao mà trong khoảng hơn 0 năm trở lại đây được xem là quá trình có tầm quan trọng trong lĩnh vực xử lý nước và nước thải Hiện nay có nhiều công trình khoa học đã đưa ra nhiều loại chất bán dẫn có khả năng quang xúc tác như TiO2, WO3, ZnO, ZnS, CdS, SrTiO3, Tuy nhiên, TiO2 vẫn được chọn lựa để nghiên cứu nhiều

và được ứng dụng rộng rãi cho xử lý môi trường, vì TiO2 có hoạt tính quang xúc tác cao, tương đối trơ về hóa học và sinh học, ít bị ăn mòn dưới tác dụng của môi trường Khi sử dụng TiO2 làm chất quang xúc tác để phân hủy các hợp chất hữu cơ

bền có thể đạt đến mức vô cơ hóa hoàn toàn, không sinh ra bùn và bã thải, xúc tác

có thể tái sử dụng được nhiều lần, chi phí thấp, có thể thực hiện ở áp suất bình thường và không độc hại Tuy nhiên, do năng lượng vùng cấm của TiO2 tinh khiết khá lớn 3, eV đối với pha anata và 3,0 eV đối với pha rutin) nên TiO2 ch hoạt động quang xúc tác trong vùng ánh sáng UV có bước sóng < 387nm và do đó ch có thể tận dụng được một phần nhỏ 3-5% nguồn năng lượng mặt trời, do đó làm hạn chế ứng dụng thực tiễn của loại vật liệu này

Việc mở rộng vùng hoạt động của TiO2 từ tử ngoại sang khả kiến là rất cần thiết ho đến nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu biến tính TiO2 bằng kim loại hoặc bằng phi kim để tăng cường hoạt tính quang xúc tác trong vùng khả kiến Tuy nhiên những nghiên cứu gần đây cho thấy việc biến tính TiO2 đồng thời bằng kim loại và phi kim sẽ giúp tăng cường hoạt tính quang xúc tác rất hiệu quả

Trên thế giới, số lượng công trình công bố về lĩnh vực điều chế vật liệu TiO2

được biến tính ngày càng tăng, điều đó cho thấy tầm quan trọng của vấn đề này Ở Việt Nam, số lượng công trình công bố về việc điều chế TiO2 biến tính, đặc biệt là nghiên cứu biến tính TiO2 đồng thời bằng kim loại và phi kim, đang còn ít và chưa toàn diện

Một nhược điểm nữa của vật liệu TiO2 kích thước nanomet là khả năng thu hồi vật liệu khó khăn ể khắc phục nhược điểm trên cần có phương pháp đưa chất xúc tác lên trên chất mang có diện tích bề mặt lớn Trong số các chất mang được nghiên cứu thì than hoạt tính được chú ý hơn cả Than hoạt tính là một trong những nguồn nguyên liệu s n có và r tiền ở Việt Nam Việc nghiên cứu biến tính TiO2

đồng thời bằng kim loại và phi kim kết hợp với gắn xúc tác lên pha nền là than hoạt tính sẽ đem đến khả năng ứng dụng thực tiễn của loại vật liệu xúc tác này tại Việt Nam

Với những thực tế trên chúng tôi quyết định chọn đề tài i n ứu biến

lý á ợp ất ữu bền tron m i trườn nướ "

ư n TỔ G QU

1 ấu tr vật liệu TiO 2

TiO2 đã được nghiên cứu rất nhiều như là một chất xúc tác quang hóa bán dẫn kể từ khi Fujishima và Honda phát hiện khả năng phân tách nước bằng xúc tác quang hóa trên các điện cực TiO2 mà không dùng dòng điện vào năm 97 [43 Sự kiện này đã đánh dấu sự bắt đầu của k nguyên mới trong xúc tác quang hóa dị thể Trước đó đã có một số nghiên cứu tiến hành thu hiđro từ nước bằng ánh sáng mặt trời Trong những năm gần đây, một số nghiên cứu tiến hành lọc nước và không khí bằng hiệu ứng phân hủy chất hữu cơ do năng lượng oxi hóa khử mạnh của chất xúc tác quang hóa [6, 53]

TiO2 là một trong các vật liệu cơ bản được sử dụng nhiều làm chất màu trắng trong sơn và m phẩm TiO2 tồn tại dưới ba dạng tinh thể là rutin, anata và brukit Trong số đó thì brukit hình thành rất khó vì nó không bền khi nhiệt độ thay đ i và

ch hình thành trong một khoảng hẹp nhiệt độ, thời gian và áp suất nhất định Trạng thái tinh thể anata hình thành ở nhiệt độ thấp hơn rutin, do đó khi tăng nhiệt độ đến một giới hạn nào đó sẽ có sự chuyển pha từ trạng thái anata sang rutin [12]

Hình cho thấy tinh thể anata và rutin có cấu trúc tứ phương húng được tạo bởi các bát diện TiO6, ở đó mỗi ion Ti(IV) được bao quanh bởi một bát diện của

6 ion O2- và mỗi nguyên tử oxi được liên kết với ba nguyên tử titan Hai cấu trúc tinh thể của anata và rutin khác nhau ở sự biến dạng của mỗi bát diện và bởi kiểu kết hợp của các chuỗi bát diện Những khác nhau trong các cấu trúc mạng này gây

ra sự khác nhau về khối lượng riêng và cấu trúc vùng điện tử giữa hai dạng cấu trúc của TiO2

ản 1.1 ác thông số vật lí của TiO2 dạng anata và rutin

TiO2 ở dạng pha anata có hoạt tính quang hóa cao hơn h n so với các dạng pha khác, điều này được giải thích dựa vào cấu trúc vùng năng lượng Như chúng ta

đã biết, trong cấu trúc của chất rắn có 3 miền năng lượng là vùng hóa trị, vùng cấm

và vùng dẫn Tất cả các hiện tượng hóa học xảy ra đều là do sự dịch chuyển

Hình 1.1 ấu trúc của tinh thể TiO2: (a)- tế bào cơ sở của anata; (b)- tế bào

cơ sở của rutin; c - tế bào cơ sở của brukit

Anata có năng lượng vùng cấm là 3, eV, tương đương với năng lượng của một lượng tử ánh sáng có bước sóng 387 nm Rutin có năng lượng vùng cấm là 3,0

eV tương đương với năng lượng của một lượng tử ánh sáng có bước sóng 4 3 nm Giản đồ năng lượng của anata và rutin được ch ra như hình

Vùng hóa trị của anata và rutin như ch ra trên giản đồ là xấp x bằng nhau và

c ng rất dương, điều này có nghĩa là chúng có khả năng oxy hóa mạnh Khi được kích thích bởi ánh sáng có bước sóng thích hợp, các electron hóa trị sẽ tách ra khỏi liên kết, chuyển lên vùng dẫn, tạo ra một lỗ trống h+

mang điện tích dương ở vùng hóa trị ác electron khác có thể nhảy vào vị trí này để bão hòa điện tích tại đó, đồng thời tạo ra một lỗ trống mới ngay tại vị trí mà nó vừa đi khỏi Như vậy lỗ trống mang điện tích dương có thể tự do chuyển động trong vùng hóa trị

ác lỗ trống này mang tính oxy hóa mạnh và có khả năng oxy hóa nước thành OH, c ng như một số gốc hữu cơ khác:

TiO2 (h+) + H2O  TiO2 + OH + H+ Electron ở vùng dẫn của rutin có giá trị gần với thế khử nước thành khí hidro (Eo= 0eV , trong khi với anata lại âm hơn, điều này có nghĩa tính khử của electron

Hình 1.2 Giản đồ năng lượng của anata và rutin

trong vùng dẫn của anata mạnh hơn Theo như giản đồ, ở dạng anata các electron chuyển lên vùng dẫn có khả năng khử O2 thành 

Trong quá trình oxi hóa tăng cường, các chất hữu cơ gây ô nhiễm bị phân hủy bởi tác nhân oxi hóa như oxi không khí, kết hợp với các chất thể hiện hoạt tính xúc tác khi được chiếu xạ bởi ánh sáng tử ngoại hay khả kiến Vật liệu bán dẫn TiO2

khi nhận được sự kích thích bởi ánh sáng có bước sóng thích hợp có năng lượng lớn hơn năng lượng vùng cấm của TiO2 (<387nm các electron hóa trị sẽ tách khỏi liên kết, chuyển từ vùng hóa trị lên vùng dẫn và để lại lỗ trống ở vùng hóa trị [ 8]

Như đã biết, các electron quang sinh có tính khử rất mạnh còn các lỗ trống quang sinh có tính oxi hóa rất mạnh húng sẽ tham gia phản ứng với các chất hấp phụ tại bề mặt chất xúc tác như H2O, ion OH, các hợp chất hữu cơ hoặc oxi hòa tan Sự oxi hóa nước hay OH bị hấp phụ trên bề mặt các hạt TiO2 sẽ sinh ra gốc tự

do hoạt động OH, tác nhân chính của các quá trình oxi hóa nâng cao iều này

ản Thế khử chuẩn của một số tác nhân oxi hóa

Từ bảng cho thấy thế khử chuẩn của lỗ trống ở vùng hóa trị là 3,00V, dương hơn thế khử chuẩn của gốc OH là ,8V nên lỗ trống có thể oxi hóa H2O để tạo ra gốc OH

TiO2 (h+) + H2O → TiO2 + OH + H+TiO2 (h+) + OH− → TiO2 + OH Một phản ứng quan trọng khác xảy ra trong vùng dẫn của anata là các e có thể khử O2 bị hấp phụ, tạo ra ion O2− vì thế khử của e ở vùng dẫn của anata là -0,52 V, âm hơn thế khử của  

này có thể phản ứng với ion H+ tạo thành do sự phân ly H2O để sinh ra HO2



H+ + O2− → HO2

Từ các gốc O2và HO2 , có thể tạo thành H2O2 theo các phản ứng sau:

2  2

O + 2H2O → H2O2 + 2OH− + O2

TiO2 (e-) + HO2 •

+ H+ → H2O2 + TiO2

Sau đó, H2O2 bị phân tách, tạo ra các gốc hydroxyl

H2O2 + hν → OH

H2O2 + O2− → OH + O2 + OH−

H2O2 + TiO2 (e− → OH + OH− + TiO2Ion OH− sinh ra lại có thể tác dụng với lỗ trống quang sinh h+ để tạo thêm gốc OH

ần chú ý rằng, các electron quang sinh (e− và các lỗ trống quang sinh h+

có xu hướng kết hợp lại với nhau, kèm theo sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt hoặc ánh sáng, đồng nghĩa với hoạt tính xúc tác của TiO2 bị giảm đi

e− (TiO2) + h+ (TiO2 → TiO2 + nhiệt ánh sáng Tất cả các tiểu phân sinh ra trong quá trình quang hóa trên, bao gồm các lỗ trống h+, gốc OH,  

2

O , H2O2 và O2 , đóng vai trò quan trọng trong cơ chế phản ứng xúc tác quang hóa húng là các tiểu phân hoạt động, dễ dàng tham gia vào phản ứng oxi hóa khử các hợp chất hữu cơ, sinh ra O2, H2O, HCl,

h+ + hợp chất hữu cơ R  CO2 + H2O



OH + hợp chất hữu cơ R  CO2 + H2O Quá trình quang xúc tác TiO2 có thể được minh họa ở hình 1.4 [17]

n ơ chế quá trình quang xúc tác của TiO

Những nghiên cứu về vật liệu quang xúc tác TiO2 cho thấy, để nâng cao hiệu quả quá trình quang xúc tác cần phải biến tính vật liệu để giảm sự tái kết hợp electron và lỗ trống, chuyển vùng hoạt động của xúc tác về vùng khả kiến Ngoài ra,

để giúp vật liệu có khả năng ứng dụng thực tiễn cao cần cố định xúc tác lên các chất mang khác nhau

1.2.1 Giảm kí t ướ ạt, điều k iển t n p ần p v diện tí bề mặt

Quá trình tái kết hợp electron và lỗ trống quang sinh thường xảy ra đối với vật liệu bán dẫn có kích thước hạt lớn ể giảm quá trình tái kết hợp cần phải sử dụng TiO2 dạng vi tinh thể microcrystalline hoặc dạng nano tinh thể nanocrystalline Giảm kích thước hạt TiO2 hoặc sử dụng dưới dạng màng mỏng dưới 0, μm nhằm rút ngắn quãng đường di chuyển của h+

) (hình 1.5), vì thông thường, quá trình tái kết hợp xảy ra trong quãng đường di chuyển các h+ ra bề mặt hính vì vậy, kích thước hạt TiO2 hoặc độ dày màng TiO2 phải ngắn hơn quãng đường di chuyển ≤ 0, μm , khi đó sẽ hạn chế được quá trình tái kết hợp [69, 125]

Tuy nhiên, khi kích thước hạt giảm xuống đến một giới hạn nào đó thì quá trình tái kết hợp xảy ra chủ yếu trên bề mặt hạt TiO2 và sự tái kết hợp tại bề mặt xảy

ra nhanh hơn quá trình chuyển điện tích ở mặt phân cách nên c ng làm giảm hoạt tính quang xúc tác

ạt kí t ướ n ỏ

Sự tái kết hợp tại vùng ranh giới e-

Diện tích bề mặt c ng được xem là yếu tố quan trọng trong quá trình quang xúc tác, bởi vì diện tích bề mặt lớn sẽ giúp giữ chất trên bề mặt dễ hơn và quá trình phân hủy chúng sẽ thuận lợi hơn Tuy nhiên, diện tích bề mặt lớn thường gắn liền với lượng lớn khuyết tật, nơi gây ra sự tái kết hợp e−/h+ Gần đây có nhiều nghiên cứu cho thấy, để tăng diện tích bề mặt của xúc tác mà không tạo ra nhiều khuyết tật

có thể đưa xúc tác nano lên trên chất mang có diện tích bề mặt lớn như than hoạt tính, silicagel, cotton, zeolit, cenlulozơ [106, 135]

Thành phần pha của TiO2 c ng có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính xúc tác Nhiều nghiên cứu cho thấy trong ba dạng tinh thể TiO2 thì dạng anata có hoạt tính quang xúc tác cao nhất Dạng tinh thể brukit không có hoạt tính quang xúc tác Dạng rutin có thể có hoạt tính quang xúc tác k m hơn iều này được giải thích là

do trong quá trình điều chế, để hình thành tinh thể rutin đòi hỏi nhiệt độ cao hơn, làm cho diện tích bề mặt của rutin nhỏ hơn nên khả năng hấp phụ chất hữu cơ k m hơn Ngoài ra electron ở vùng dẫn của rutin có giá trị gần với thế khử nước thành khí hiđro (Eo= 0eV , trong khi với anata lại âm hơn, điều này có nghĩa hoạt tính anata mạnh hơn Tuy nhiên, c ng có ý kiến cho rằng TiO2 ở dạng hỗn hợp của anata và rutin cho hoạt tính quang xúc tác cao nhất [89 Việc lựa chọn thành phần pha hợp

lý phù hợp với quá trình t ng hợp xúc tác cho hiệu quả xử lý cao là rất quan trọng

iến tín ọ bề mặt (Surface chemical modification)

ác chất nhạy sáng thường là các chất màu hữu cơ, các thuốc nhuộm hữu cơ như các phức chất kim loại chuyển tiếp với phtalocyamin, polypyridin, metallophyrin hất nhạy quang có dải trống hẹp hơn TiO2 thường là các chất có sự hấp thụ ánh sáng trong vùng hồng ngoại hoặc khả kiến nên nó có vai trò nhận photon ánh sáng, sau đó sẽ chuyển chúng sang vùng dẫn của TiO2 iều đó làm tăng hiệu quả của quá trình kích thích và tách điện tích, do đó làm tăng hiệu quả quang xúc tác của TiO2 [141,84] Quá trình kích thích bởi ánh sáng của chất nhạy sáng, quá trình chuyển điện tích trên TiO2

được mô tả ở hình 6 [84]

ộ nhạy của TiO2 biến tính với ánh sáng phụ thuộc mạnh vào độ nhạy của chất được sử dụng để biến tính bề mặt Nhìn chung, độ nhạy của TiO2 biến tính với ánh sáng được quyết định bởi hiệu quả chuyển điện tích từ chất làm nhạy đến TiO2 Sự kết hợp giữa cấu trúc điện tử của chất nhạy sáng và TiO2 đóng một vai trò lớn trong quá trình làm nhạy, như tác động đến cấu trúc của bề mặt chung, kể cả các biên hạt và liên kết giữa chất nhạy sáng với TiO2 Việc t ng hợp cẩn thận là rất cần thiết để tránh xảy

ra bẫy điện tích và tái kết hợp cặp electron - lỗ trống, vì điều này ảnh hưởng xấu đến hiệu quả xúc tác quang của TiO2 biến tính

ở hình 7 và được giải thích như sau [89]:

CdS/TiO 2 + h  (>400nm)  CdS(h+ + e−)/TiO 2 (1) HO 2  + H 2 O  H 2 O 2 + OH (5) CdS(h+ + e−)/TiO 2  CdS(h+)/TiO 2 (e−) (2) H 2 O 2  2 OH (6) TiO 2 (e−) + O 2  O 2 −

1.2.4 iến tín TiO 2 bằn kim loại v p i kim

ác nghiên cứu gần đây cho thấy để tăng hiệu quả quang xúc tác của TiO2

người ta tiến hành pha tạp các nguyên tố kim loại và phi kim vào TiO2 Những hiệu quả chính đem lại khi xúc tác TiO2 được pha tạp là:

- Làm tăng thời gian sống của các electron và lỗ trống, nghĩa là tăng số lượng gốc tự do trong quá trình quang xúc tác iều này được giải thích do các chất pha tạp vào đóng vai trò làm chất bẫy electron và ngăn sự tái kết hợp electron và lỗ trống

- Làm giảm năng lượng vùng cấm Khi năng lượng vùng cấm giảm, xúc tác có thể hấp thụ được ánh sáng có bước sóng dài hơn, có thể hoạt động trong vùng ánh sáng khả kiến và hiệu quả xúc tác cao hơn

- Việc biến tính trên bề mặt làm tăng độ nhạy sáng và điều này làm tăng hiệu quả quang xúc tác bán dẫn của vật liệu TiO2 biến tính

1.2.4.1 Biến tính TiO 2 bằng kim loại

ã có nhiều nghiên cứu pha tạp các kim loại vào vật liệu nano TiO2 bằng các phương pháp khác nhau Nhìn chung những kim loại pha tạp vào có thể được chia làm

ba nhóm với vai trò khác nhau:

* Pha tạp kim loại quý

ác kim loại quý dùng để pha tạp như g, u, Pt ặc điểm các kim loại này có kích thước lớn hơn nhiều so với kích thước của Ti, vì vậy nó không thể thay thế Ti trong mạng tinh thể TiO Do đó, việc pha tạp bằng những kim loại này không làm

Sản phẩm

giảm năng lượng vùng cấm của TiO2 và vì vậy hiệu quả hoạt động xúc tác không cao trong vùng ánh sáng khả kiến Nhưng ngược lại nếu nguồn bức xạ mặt trời 4% bức xạ

UV sẽ có khả năng kích thích electron chuyển từ vùng hóa trị lên vùng dẫn, những phân tử lớn pha tạp này đóng vai trò tích l y electron ở vùng dẫn Lúc này sự cộng hưởng plasmon bề mặt hình thành mạnh làm cho hoạt tính quang xúc tác tăng mạnh (hình 1.8)

* Pha tạp kim loại chuyển tiếp

Quá trình pha tạp TiO2 bằng các ion kim loại chuyển tiếp c ng thu được nhiều thành công hoi và cộng sự [35 đã tiến hành pha tạp với nhiều ion kim loại chuyển tiếp như Fe(III), Mo(V), Ru(III), Os(III), Re(V), V(IV) và Rh(III) Kết quả thu được

đã chứng minh sự tăng cường hiệu quả của xúc tác sau khi pha tạp, đặc biệt là khi pha tạp những ion Fe(III), V(IV), Mo(V) Wang X [121] và Liu H [78 c ng đã điều chế được TiO2 biến tính bằng các kim loại sắt và Vanadi theo phương pháp thủy nhiệt Kết quả cho thấy việc đưa vào mạng tinh thể TiO2 những ion kim loại chuyển tiếp đã làm tăng độ hấp thụ ánh sáng khả kiến Những nghiên cứu của các tác giả [88, 121, 133 đã chứng minh ion Fe3+

đóng vai trò như chất bẫy electron ngăn sự tái kết hợp e-/h+ iều này được minh họa qua hình 9

Pt

Pt

Pt RuO2

* Pha tạp kim loại thuộc họ lantanit

ác nguyên tố lantanit c ng có khả năng bẫy các electron trên vùng dẫn một cách hiệu quả Adel A Ismail và các cộng sự [59 đã pha tạp thành công các ion lantanit La3+, Nd3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+ và Yb3+; xúc tác đã cho hoạt tính cao trong việc phân hủy phẩm nhuộm DB 53 Ngoài ra các ion lantanit còn có khả năng tạo phức với các bazơ Lewis khác nhau thông qua sự tương tác giữa các obitan f của nguyên tố lantanit với các nhóm chức bazơ Lewis trong phân tử chất hữu cơ, do đó thúc đẩy quá trình hấp phụ chất hữu cơ ô nhiễm lên bề mặt TiO2 [108]

1.2.4.2 Biến tính TiO 2 bằng phi kim

Nhiều phi kim như B, , N, F, S, l đã pha tạp thành công vào nano TiO2 Những công trình nghiên cứu [36, 63, 109, 133, 119 đã thành công khi pha tạp N vào TiO2 và ứng dụng xúc tác để xử lý chất hữu cơ bền như rhodamin B, metylen xanh, dưới ánh sáng khả kiến Những nghiên cứu này c ng đã chứng minh xúc tác TiO2 khi được pha tạp N đã giúp làm giảm năng lượng vùng cấm và chuyển vùng hoạt động của xúc tác về vùng khả kiến hình 0

Quá trình khử

Nhiều công trình nghiên cứu [ 5, 95, 105 đã thành công trong việc pha tạp lưu huỳnh từ nguồn tioure vào TiO2 Việc pha tạp lưu huỳnh c ng giúp làm giảm năng lượng vùng cấm, chuyển hoạt động của xúc tác về vùng khả kiến Lưu huỳnh c ng góp phần vào sự chuyển điện tích giúp cho quá trình oxi hóa khử tại bề mặt xúc tác xảy ra

dễ dàng hơn

Trong số các vật liệu TiO2 được biến tính bằng phi kim thì vật liệu TiO2

được biến tính bằng cacbon được xem là vật liệu hứa hẹn có khả năng phân hủy tốt các hợp chất hữu cơ độc hại [30, 78, 99, 121, 122, 141, 119 Hơn nữa, so với việc pha tạp những phi kim khác, xúc tác -TiO2 có thể t ng hợp được mà không cần thêm một nguồn cacbon nào bên ngoài, thông qua việc dùng chính nguồn cacbon trong thành phần hữu cơ có trong titanat TIOT và dung môi trong quá trình t ng hợp [121 acbon ngoài vai trò làm giảm năng lượng vùng cấm [30, 99 nhờ khả năng chui vào các khe mạng tinh thể (vì cacbon có kích thước nhỏ còn có thể phủ lên bề mặt TiO2 và đóng vai trò như một chất nhạy sáng [141]

1.2.4.3 Biến tính TiO 2 bằng kim loại và phi kim

Hiện nay ngày càng có nhiều công trình nghiên cứu pha tạp đồng thời kim loại

và phi kim vào TiO2 [82, 115, 116, 121, 125, 133] Khi TiO2 được biến tính ch bằng kim loại thì hiệu quả hoạt động quang vẫn còn thấp Những nghiên cứu gần đây đã cho thấy việc đưa đồng thời kim loại và phi kim sẽ tạo vật liệu có hiệu ứng với ánh sáng khả kiến cao hơn so với khi ch pha tạp một loại hình

Hình 1.11 Sơ đồ quá trình oxi hóa khử xúc tác TiO2 pha tạp bằng sắt và phi kim khi được kích hoạt bằng ánh sáng [ 33

Zhang J và cộng sự [78 đã pha tạp thành công và V vào TiO2 Nghiên cứu này đã chứng minh vai trò của cacbon trong xúc tác như chất nhạy sáng và V giúp giảm năng lượng vùng cấm Zhang J (2007) [36] đã t ng hợp thành công xúc tác TiO2

biến tính bằng sắt và nitơ bằng phương pháp thủy nhiệt Xúc tác có hiệu quả phân hủy rhodamin B (20mg/l) trong 4 giờ Yang X [133] t ng hợp xúc tác pha tạp đồng thời sắt, cacbon, nitơ và lưu huỳnh vào TiO2 bằng phương pháp nung ở nhiệt độ cao, xúc tác thu được có thể phân hủy rhodamin B (18mg/l) trong 2,5 giờ ặc biệt, nhiều công

bố từ năm 0 0 trở lại đây đã chứng minh rằng hiệu quả quang xúc tác TiO2 vượt trội hơn khi biến tính bằng sắt và cacbon Wu Y [125 đã pha tạp thành công Fe và vào TiO2 ứng dụng trong xử lý phẩm nhuộm axit da cam 7 dưới ánh sáng khả kiến Wang

X [121 t ng hợp xúc tác TiO2 pha tạp sắt và cacbon bằng phương pháp nung ở nhiệt

độ thấp Xúc tác thu được có thể xử lý được Bisphenol ác tác giả đã chứng minh hiệu quả quang xúc tác TiO2 được tăng lên nhờ hiệu ứng b trợ của và Fe [125 Ngoài ra, khi pha tạp TiO2 bằng sắt có thể kết hợp với việc đưa H2O2 vào nhằm tăng hiệu quả quá trình xử lý thông qua phản ứng quang xúc tác Fenton [114, 116 Tuy nhiên, dạng pha tạp, vai trò của sắt, cacbon sau khi pha tạp và phương pháp t ng hợp để xúc tác đạt hiệu quả cao vẫn là vấn đề cần được nghiên cứu sâu hơn

TÍ

Vật liệu nano TiO2 biến tính có thể được điều chế bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp sol-gel [6, 5, 44 , thủy nhiệt [80, 8 , sol-gel kết hợp với thủy nhiệt [ 5, 33, 44 , đồng kết tủa, phương pháp tẩm [ 4, 6 , phương pháp ngưng tụ hơi hóa học và vật lý [38, 150, 5 Trong đó phương pháp sol-gel và thủy nhiệt được sử dụng khá ph biến và tỏ ra hiệu quả trong việc điều chế vật liệu nano TiO2 biến tính [80, 81, 121, 144]

1.3 ư n p áp tẩm

hất mang ở thể rắn hoặc huyền phù, được tẩm lên bởi các dung dịch muối hay phức kim loại; sau đó trộn đều, sấy khô rồi đem nung Dung dich muối kim loại

thường là những hợp chất dễ bị phân hủy Dạng hoạt động trên chất mang sau khi

nung có thể là oxit kim loại,…

Phương pháp này thực hiện tương đối đơn giản, có thể thu được vật liệu đơn lớp hay đa lớp trên chất mang Tuy nhiên TiO2 khó có thể phân bố đồng đều lên chất mang Phương pháp tẩm c ng có thể được ứng dụng để t ng hợp TiO2 pha tạp kim loại bằng cách tẩm dung dịch chứa ion cần pha tạp lên TiO2 sau đó xử lý nhiệt [114]

ể điều chế vật liệu quang xúc tác TiO2, phương pháp đồng kết tủa là một trong những phương pháp quan trọng để điều chế chất xúc tác và chất nền Nguyên tắc của phương pháp này là trộn dung dịch đầu lại với nhau, sau đó tiến hành thủy phân ở pH thích hợp nhằm thu được kết tủa Tiến hành lọc rửa, đồng thời nung nóng sẽ thu được vật liệu kích thước nanomet Zhao và cộng sự [ 5 đã t ng hợp được hệ xúc tác TiO2-CeO2 và hệ Fe TiO2-CeO2 theo phương pháp đồng kết tủa kết hợp với phương pháp tẩm ở điều kiện pH=5 hay Afanasiev P [15] đã điều chế hỗn hợp xúc tác TiO2-ZrO2 từ nguồn zirconi cacbonat và titan oxo sunfat theo phương pháp đồng kết tủa

Phương pháp này có nhiều thuận lợi trong quá trình điều chế đó là có thể tạo

ra các vật liệu rất tinh khiết, độ đồng đều cao do được trộn lẫn ở cấp độ phân tử Tuy nhiên nhược điểm của nó là là đòi hỏi phải chuẩn bị được hỗn hợp theo t lệ hợp thức, đồng thời cần phải khống chế các điều kiện t ng hợp khá nghiêm ngặt

ể thu được kết tủa có thành phần hóa học như mong muốn, các tác nhân kết tủa cần thỏa mãn điều kiện sau: sản phẩm kết tủa không hòa tan trong dung môi và kết tủa phải xảy ra nhanh

1.3 ư n p áp n ưn tụ i ọ ( mi l v por d position – VD)

v p ư n p áp n ưn tụ i vật lý ( si l v por d position - PVD)

Bằng các phương pháp ngưng tụ hơi hóa học và vật lý người ta tạo ra vật liệu dưới dạng hơi rồi cho hơi này ngưng tụ trên bề mặt chất rắn để có lớp phủ Khi

ngưng tụ có thể có phản ứng hóa học xảy ra nên không nhất thiết vật liệu ở lớp phủ phải giống như vật liệu ở pha hơi [

ể chế tạo bột kim loại tinh khiết người ta dùng bình kín có độ chân không cao Muốn chế tạo bột oxit hoặc nitrit kim loại, thay vì chân không người ta cho không khí hay khí nitơ ở áp suất thích hợp th i qua bình ùng với sự ngưng đọng trên bề mặt, có các phản ứng hóa học xảy ra tạo được bột với thành phần mong muốn Sơ đồ quá trình điều chế vật liệu nano theo phương pháp VD được trình bày trên hình 2 [150, 151]

1.3 ư n p áp sol – gel:

Phương pháp sol-gel là một phương pháp t ng hợp vật liệu hiện đại và tỏ ra vượt trội so với các phương pháp khác về chế tạo các vật liệu phun, phủ trên màng mỏng, làm tăng hiệu quả sử dụng của vật liệu nano Quá trình sol-gel thực chất xảy

ra qua hai giai đoạn chủ yếu [6, 125, 144]:

- Thủy phân tạo sol sol là hệ phân tán vi dị thể rắn trong lỏng mà kích thước của các hạt keo nằm trong vùng có kích thước chuyển tiếp giữa phân tử và hạt thô,

từ nm– 00nm ây là quá trình phản ứng giữa các ankoxit kim loại Me OR n) với nước để hình thành nên dung dịch sol Phản ứng chung xảy ra như sau:

M(OR)n + xH2O → M OH x(OR)n-x + xROH

- Ngưng tụ tạo gel gel là một hệ phân tán dị thể trong đó pha rắn tạo khung

ba chiều, pha lỏng nằm trong khoảng không gian giữa bộ khung Quá trình hình

nh 1.12 Sơ đồ hệ thống VD

Máy hút chân không

lò phản ứng

sinh hàn

dung dịch chứa tiền chất ban đầu

pha rắn

th i N 2

hoặc O 2

lỗ thông hơi

alcolat bị thủy phân để tạo thành các liên kết giữa kim loại và oxi ó thể biểu diễn quá trình gel hóa qua ba giai đoạn như sau:

 Ngưng tụ các monome lcolat để hình thành các hạt polyme:

-M-OH + HO-M- → -M-O-M- + H2O

-M-OH + RO-M- → -M-O-M- + ROH

 ác hạt polyme phát triển dần lên về kích thước

 ác hạt nhỏ liên kết thành mạch, sau đó hình thành mạng không gian, đến một lúc nào đó độ nhớt tăng lên đột ngột và toàn bộ hệ biến thành gel Dung môi sẽ nằm trong các lỗ trống của gel

Ví dụ: Ti OR 4 + 4H2O → Ti OH 4 + 4ROH

*Phương pháp sol – gel có một số ưu điểm sau:

- Khả năng duy trì độ tinh khiết cao do độ tinh khiết của hóa chất ban đầu

- Khả năng thay đ i các tính chất vật lí như sự phân bố kích thước mao quản

và số lượng mao quản

- Khả năng tạo ra sự đồng nhất trong các pha ở mức độ phân tử

- Khả năng điều chế mẫu ở nhiệt độ thấp

- Khả năng điều khiển thành phần pha tạp và quá trình điều chế dễ dàng

ác công đoạn và sản phẩm từ quá trình sol-gel được mô tả qua hình 3 [6]

1.3.5 ư n p áp t ủ n iệt ( drot rm l tr tm nt)

Phương pháp thủy nhiệt là phương pháp dùng nước dưới áp suất cao và nhiệt

độ cao hơn điểm sôi bình thường Lúc đó, nước thực hiện hai chức năng: thứ nhất vì

Hình 1.13 ông đoạn sol-gel và các sản phẩm từ quá trình sol-gel

nó ở trạng thái hơi nên đóng vai trò môi trường truyền áp suất, thứ hai nó đóng vai trò như một dung môi có thể hoà tan một phần chất phản ứng dưới áp suất cao, do

đó phản ứng được thực hiện trong pha lỏng hoặc có sự tham gia một phần của pha lỏng hoặc pha hơi

Thông thường, áp suất pha khí ở điểm tới hạn chưa đủ để thực hiện quá trình này, vì vậy người ta thường chọn áp suất cao hơn áp suất hơi cân bằng của nước để tăng hiệu quả của quá trình điều chế Nhiệt độ, áp suất hơi nước và thời gian phản ứng là các nhân tố quan trọng quyết định hiệu quả của phương pháp thủy nhiệt Ngoài

ra người ta c ng có thể sử dụng các dung môi phân cực như NH3, dung dịch nước chứa

HF, các axit, bazơ khác để điều ch nh pH hoặc các dung môi không phân cực để mở rộng khả năng ứng dụng của phương pháp t ng hợp này Tuy nhiên, cách làm này có một nhược điểm là dễ làm cho nồi phản ứng bị nhiễm độc và ăn mòn Vì vậy đối với mỗi loại tiền chất, người ta thường đặt s n các thông số vật lý và hóa học trong suốt quá trình điều chế iều này tương đối phức tạp do các thông số này bị ảnh hưởng lẫn nhau và sự ảnh hưởng qua lại này vẫn chưa được giải quyết một cách thoả đáng

Thủy nhiệt là một trong những phương pháp tốt để điều chế bột TiO2 tinh khiết với kích thước nanomet Phương pháp này có một số ưu điểm so với các phương pháp khác như [80, 8 :

- Là phương pháp t ng hợp ở nhiệt độ tương đối thấp, không gây hại môi trường vì phản ứng được tiến hành trong một hệ kín

- Bột sản phẩm được hình thành trực tiếp từ dung dịch, sản phẩm có thể thu theo từng m hoặc trong các quá trình liên tục

- ó thể điều ch nh được kích thước, hình dáng, thành phần hóa học của hạt bằng cách điều ch nh nhiệt độ, hóa chất ban đầu, cách thức thực hiện phản ứng

Từ những ưu điểm của phương pháp sol-gel và phương pháp thủy nhiệt chúng tôi quyết định chọn phương pháp t ng hợp xúc tác TiO2 biến tính bằng sắt và cacbon theo phương pháp sol-gel kết hợp với thủy nhiệt [ 5, 133, 44 ể t ng hợp xúc tác việc lựa chọn tiền chất chứa titan là rất quan trọng Trong luận án này, chúng tôi chọn chất đầu là tetra isopropyl octo titanat TIOT vì những nghiên cứu

gần đây cho thấy TIOT có độ thủy phân n định trong quá trình tạo gel, dễ điều

ch nh t lệ chất tham gia phản ứng, sản phẩm có thành phần pha như mong muốn và không đưa thêm tạp chất vào sản phẩm [ , 122, 125]

Từ những ưu điểm n i bật nêu trên, nên trong luận án này chúng tôi đã lựa chọn biến tính TiO2 đồng thời bằng sắt và cacbon ể giúp cho vật liệu xúc tác có thể lọc tách dễ dàng trong quá trình xử lý, tạo điều kiện cho quá trình tái sinh và tái sử dụng vật liệu, cần nghiên cứu gắn vật liệu lên chất mang phù hợp

ó nhiều loại vật liệu làm chất mang xúc tác TiO2 đã được nghiên cứu Xúc tác có thể được cố định trên một bề mặt trong suốt như kính, silicagel … hoặc trên một bề mặt mờ đục than hoạt tính, kim loại… Những kết quả nghiên cứu cho thấy, các chất mang lý tưởng cho xúc tác quang phải đáp ứng một số tiêu chí sau đây:

Liên kết chặt chẽ giữa chất xúc tác và chất mang;

Hoạt tính của xúc tác không bị ảnh hưởng bởi quá trình liên kết;

3 ung cấp một diện tích bề mặt riêng lớn;

4 ó khả năng hấp phụ mạnh các chất ô nhiễm [41, 101]

ác chất mang được sử dụng nhiều nhất bao gồm thủy tinh [27, 46, 85], than hoạt tính [29, 40, 87], silicagel [31, 83 và vật liệu polyme [41, 111 Nhiều loại vật liệu khác c ng đã được nghiên cứu như đá bọt [37], xelulozơ [61], thép không g [32 , đất s t, cát thạch anh [ 00 và những vật liệu khác

Gelover và cộng sự [46 đã nghiên cứu sử dụng miếng thủy tinh pyrex hình trụ như một loại vật liệu mang chất xúc tác Thông thường thủy tinh được sử dụng như vật liệu mang lớp xúc tác phủ trên bề mặt do có thể chịu được nhiệt độ nung cao và có độ trong suốt cao

hen và cộng sự [31 ch ra rằng silicagel có diện tích bề mặt lớn, nhiệt độ

n định cao và khả năng liên kết với xúc tác tốt Diện tích bề mặt lớn của silicagel

có thể cải thiện hoạt tính xúc tác nhờ việc tạo ra sự tiếp xúc tốt giữa xúc tác và các chất phản ứng [73]

Một loạt các vật liệu polyme đã được thử nghiệm với vai trò là chất mang, như polyte, polystyren, polyetylen, PVC và polycacbonat [41, 42, 111 Vật liệu polyme trơ về mặt hóa học, n định về mặt cơ học, giá r và có s n [4 ] Fabiyi và Skelton [4 nghiên cứu vai trò của TiO2 gắn lên hạt polystyren trong quá trình khoáng hóa methylen xanh trong môi trường nước

1.4 Sử dụn than hoạt tính làm chất mang xúc tác

Than hoạt tính là vật liệu xốp và có diện tích bề mặt riêng lớn (diện tích bề mặt riêng nằm trong khoảng 800 đến 1500m2/g và thể tích lỗ xốp từ 0, đến 0,6cm3/g) Những tính chất này của than hoạt tính đã thu hút được nhiều nghiên cứu như một chất mang tiềm năng trong quá trình quang xúc tác Với vai trò làm chất mang cho xúc tác, than hoạt tính có thể làm tăng tốc độ quá trình quang phân hủy nhờ việc tăng diện tích bề mặt TiO2 tiếp xúc với chất phản ứng [ 01, 149]

Minero et al [90 đã chứng minh rằng các gốc hydroxyl tạo bởi xúc tác quang không di chuyển xa các trung tâm hoạt động quang xúc tác, do vậy quá trình quang phân hủy diễn ra hầu như trên bề mặt chất xúc tác ác nghiên cứu tiếp theo được thực hiện bởi Hermann et al [54] và Matos et al [86 đã cho thấy rằng than hoạt tính ngoài vai trò tăng sự hấp phụ các chất ô nhiễm nó còn có khả năng giữ tác nhân quang hóa, không để các gốc OH sinh ra bởi xúc tác quang hóa rời xa khỏi tâm hoạt động của xúc tác, đồng thời than hoạt tính có ái lực lớn đối với chất ô nhiễm, do đó làm tăng khả năng tiếp xúc của chất ô nhiễm với tâm xúc tác [106] hính vì vậy, việc sử dụng than hoạt tính làm chất mang xúc tác sẽ tăng cường quá trình quang phân hủy chất hữu cơ ô nhiễm

Trong luận án này, than hoạt tính Trà Bắc được sử dụng làm chất mang Than hoạt tính của ông ty c phần Trà Bắc được sản xuất từ than sọ dừa dạng hạt, hoạt hóa bằng hơi nước quá nhiệt từ 850o đến 950 o hất lượng sản phẩm được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình hoạt hóa Than hoạt tính sọ dừa được sử dụng chủ yếu để hấp phụ chất khí và chất lỏng trong các ngành công nghiệp dầu mỏ, hóa chất, y dược, luyện vàng, chế biến thực phẩm, lọc nước, xử lý khí bị ô nhiễm…; có tác dụng tinh chế, phân ly, khử mùi vị lạ, thu hồi các kim loại quý, làm chất xúc tác,

* Đặ tín kĩ t uật ủ t n oạt tín Tr ắ [62]

ản Thông số kĩ thuật của than hoạt tính Trà Bắc

Việc sử dụng các chất xúc tác nano TiO2 thông thường đã dẫn đến những bất cập như khó tách ra sau phản ứng Việc tạo ra xúc tác nano phủ lên trên một vật liệu làm chất mang như một màng mỏng là một giải pháp hữu hiệu và có thể mở rộng cho các ứng dụng công nghiệp

Xúc tác Fe-C-TiO2 được đưa lên chất mang là than hoạt tính nhằm hai mục đích Thứ nhất, than hoạt tính với diện tích bề mặt lớn khi được dùng làm chất

nh 1.14 Hình dạng và cấu trúc lỗ của than hoạt tính Trà Bắc

mang sẽ tạo thuận lợi cho quá trình tách xúc tác khỏi dung dịch sau phản ứng Thứ hai, khả năng hấp phụ tốt của than hoạt tính được lợi dụng để hấp phụ chất ô nhiễm trên bề mặt, tạo điều kiện cho quá trình phân hủy chất ô nhiễm được dễ dàng hơn

ể xúc tác có thể gắn tốt lên than hoạt tính thì cần hoạt hóa bề mặt của than Trong luận án này đã nghiên cứu hai phương pháp hoạt hóa than để gắn xúc tác lên,

đó là phương pháp hoạt hóa than bằng axit nitric và phương pháp hoạt hóa than bằng poly (natri 4- styren sunfonat) (PSS)

Trong hơn mười năm trở lại đây, xúc tác quang hóa ngày càng trở nên hấp dẫn đối với công nghệ xử lý nước và làm sạch không khí So sánh với các cách xử

lý oxi hóa tiên tiến hiện nay thì công nghệ xúc tác quang hóa có nhiều ưu điểm hơn,

ví dụ dễ lắp đặt và hoạt động ở nhiệt độ môi trường, không cần phải xử lý thêm sau khi hoàn thành, mức tiêu thụ năng lượng thấp Những ứng dụng chính của xúc tác TiO2 được khái quát ở hình 5 [6]

Ngoài ra, người ta c ng đã chứng minh rằng TiO2 hữu dụng trong quá trình tiêu diệt các vi sinh vật như vi khuẩn và virut, làm sạch bụi bẩn và chống sự truyền nhiễm các bệnh lý do nước uống bị nhiễm bẩn

Việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm nước bởi xúc tác quang của TiO2 tỏ ra có tiềm năng ứng dụng hứa hẹn nhất, vì trong quá trình xúc tác quang của TiO2 các chất độc hại ô nhiễm hữu cơ hoặc vô cơ bị khoáng hóa hoàn toàn hoặc bị oxi hóa lên mức cao hơn và cuối cùng tạo thành các chất không độc hại [11, 16, 24, 67, 68,

về chủng loại và có bản chất hóa học rất khác nhau Bên cạnh đó, các hóa chất khác

có thể c ng được thải ra từ quá trình dệt nhuộm như:

- Các tạp chất tách ra từ vải sợi như: dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất bụi dính vào sợi trung bình chiếm 6% khối lượng tơ sợi

- Các hóa chất sử dụng trong công nghiệp dệt nhuộm như: hồ tinh bột,

H2SO4, H2O2, NaOH, Na2CO3, các chất trơ, các chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt Lượng hóa chất sử dụng đối với từng loại vải, từng loại màu là khác nhau và đi vào nước thải qua từng công đoạn c ng khác nhau

ác chất tẩy rửa là một trong các thành tố gây ô nhiễm hữu cơ đáng kể nhất, chúng được sử dụng trong các ngành công nghiệp c ng như trong đời sống sinh hoạt Thành phần các chất tẩy rửa bao gồm chất hoạt động bề mặt, chất phụ gia và các chất khác ác chất này đều cản trở quá trình xử lí nước