Tổng hợp vật liệu nano composite từ tính Fe3O4/MnO2. Xác định các đặc trưng và hiệu ứng oxy hoá hấp phụ Asen, Crôm của vật liệu

Mở đầu Ngày nay công nghệ nano đang dần dần làm thay đổi cuộc sống của con người. Với kích thước nhỏ bé cỡ nanomet, vật liệu nano có những tính chất vô cùng độc đáo mà những vật liệu dạng khối khác không thể có được như độ bền cơ học cao, hoạt tính xúc tác mạnh, khả năng hấp phụ vượt trội Chính những tính chất mới này đã mở ra cho vật liệu nano những ứng dụng vô cùng to lớn trong nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ và đời sống, và đặc biệt là khả năng ứng dụng trong công nghệ xử lý môi trường, khi mà tình trạng ô nhiễm môi trường đang ngày một trở nên trầm trọng tại nhiều nơi trên thế giới. Bên cạnh những nguyên nhân do các yếu tố tự nhiên như quá trình hòa tan các khoáng chất ở các lớp đất đá, trầm tích .thì nguyên nhân gây ra tình trạng ô nhiễm không thể không kể đến là do các hoạt động của con người. Cuộc sống phát triển kéo theo sự phát triển của các ngành công nghiệp, các ngành sản xuất phục vụ đời sống đã tạo ra một lượng lớn chất thải, đe dọa nghiêm trọng đến môi trường đất, môi trường không khí, và đặc biệt là môi trường nước. Thêm vào đó sự bùng nổ dân số thế giới làm cho nhu cầu nước sạch cho ăn uống nói riêng và sinh hoạt và sản xuất nói chung trên thế giới ngày càng gia tăng. Rất nhiều các quốc gia đang đứng trước tình trạng thiếu hụt nguồn nước sạch, đảm bảo chất lượng cho sức khoẻ con người. Vấn đề ô nhiễm asen trong nước ngầm đã được thế giới đánh giá là một vấn đề mang tính toàn cầu. Đã có hơn ba mươi quốc gia trên thế giới có báo cáo về tình trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm trong đó có Việt Nam. Theo đánh giá của tổ chức y tế thế giới (WHO), trên thế giới có hơn 100 triệu người sẽ là nạn nhân của sự nhiễm độc asen, và ở Việt Nam là hơn 10 triệu người. Ngoài asen ra trong nước ngầm còn có sự hiện diện của rất nhiều các kim loại nặng khác như Hg, Pb, Ni, Cr, Mn, Fe Việc xử lý asen và crôm trong nước ngầm đang được giới khoa học rất quan tâm nghiên cứu, do độc tính và những ảnh hưởng nghiêm trọng mà chúng có thể gây ra cho sức khỏe con người. Rất nhiều các công trình nghiên cứu đã được đưa ra nhằm tìm kiếm các công nghệ và vật liệu loại bỏ các hợp chất của asen và crôm trong nước. Trên thực tế có rất nhiều vật liệu có khả năng hấp phụ asen và crôm, tuy nhiên hiện nay người ta chú ý nhiều đến các vật liệu xúc tác hấp phụ có kích thước nano do khả năng hấp phụ vượt trội và các tính chất mới của chúng khi ở cấp độ nano mét. Dựa trên một số kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về khả năng hấp phụ của các vật liệu mangan dioxit và vật liệu nano oxít sắt từ: Vật liệu nano oxít sắt từ có khả năng hấp phụ tốt cả hai dạng As(III) và As(V) dung lượng hấp phụ cao và tốc độ lớn, còn vật liệu MnO2 vừa có tính năng xúc tác oxy hoá mạnh vừa có khả năng hấp phụ tốt. Cả hai loại vật liệu đều được chế tạo từ nguồn nguyên liệu dễ kiếm, rẻ tiền và thân thiện với môi trường. Nhằm mục tiêu kết hợp các đặc tính quý của hai loại vật liệu này chúng tôi lựa chọn đề tài “Tổng hợp vật liệu nano composite từ tính Fe3O4/MnO2. Xác định các đặc trưng và hiệu ứng oxy hoá hấp phụ Asen, Crôm của vật liệu”. Mục tiêu của đề tài là : ã Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo vật liệu bột xốp nano composite sắt từ Fe3O4/ MnO2 trong đó Fe3O4 như là lõi được bọc bởi màng MnO2 kích thước nano bằng phương pháp đồng kết tủa. ã Đánh giá các đặc trưng cơ bản của vật liệu nano composite Fe3O4/ MnO2 chế tạo được. ã Đánh giá sơ bộ khả năng hấp phụ crôm, asen của vật liệu nhằm định hướng ứng dụng trong công nghệ xử lý nước.