ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

BÙI THANH GIANG

CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỔ HỢP GRAPHEN – BÙN ĐỎ TÂN RAI
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA SIÊU ÂM ỨNG DỤNG XỬ LÝ
XANH METYLEN TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2020


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

BÙI THANH GIANG

CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỔ HỢP GRAPHEN – BÙN ĐỎ TÂN RAI
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA SIÊU ÂM ỨNG DỤNG XỬ LÝ
XANH METYLEN TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ
Mã số: 8.44.01.13

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Quốc Toàn

THÁI NGUYÊN - 2020

Em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo tại Khoa Hóa học, Trường Đại học
Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã trang bị những tri thức khoa học và tạo điều kiện
thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn
khoa học.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS TS. Đặng Văn Thành và Ban giám
hiệu Trường Đại học Y-Dược, Đại học Thái Nguyên đã cho phép em sử dụng cơ sở
vật chất và trang thiết bị trong quá trình thực hiện các công việc thực nghiệm.
Luận văn rất khó có thể hoàn thành nếu thiếu các phép đo hiện đại như XPS,
HRTEM mà điều kiện trong nước còn thiếu. Qua đây cho e gửi lời cảm ơn chân thành
nhất tới GS. Jihperng (Jim) Leu, thạc sỹ Phùng Thị Oanh tại Đại học Giao thông
Quốc lập Đài Loan cho các phép đo quý giá trên.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới những người thân trong gia đình, tất cả
bạn bè thân thiết đã ủng hộ, động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng
như trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu của
bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu sót. Em rất mong
nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các đồng nghiệp và những người
đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày để luận văn được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn !
Thái Nguyên, tháng 5 năm 2020
Học viên

Bùi Thanh Giang

iii


MỤC LỤC
Trang

iv


2.2. Các phương pháp nghiên cứu vật liệu .................................................................. 20
2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X............................................................................... 20
2.2.2. Phương pháp phổ tán sắc năng lượng tia X ....................................................... 21
2.2.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét ...................................................................... 22
2.2.4. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua ............................................................ 22
2.2.5. Phương pháp phổ tán xạ Raman ........................................................................ 23
2.2.6. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV - Vis ..................................................... 23
2.2.7. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng ............................................................. 25
2.2.8. Phương pháp hóa siêu âm .................................................................................. 25
2.2.9. Phương pháp quang điện tử tia X ...................................................................... 26
2.2.10. Phương pháp quang phổ hồng ngoại ............................................................... 26
2.3. Chế tạo vật liệu tổ hợp graphen - bùn đỏ .............................................................. 26
2.4. Lập đường chuẩn xác định nồng độ xanh metylen ............................................... 27
2.5. Xác định điểm đẳng điện ...................................................................................... 28
2.6. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ của vật liệu .................. 29
2.6.1. Ảnh hưởng của pH ............................................................................................. 29
2.6.2. Ảnh hưởng của thời gian ................................................................................... 30
2.6.3. Ảnh hưởng của nồng độ xanh metylen ban đầu ................................................ 30
2.6.4. Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu hấp phụ ..................................................... 31
2.7. Xây dựng các đẳng nhiệt hấp phụ ......................................................................... 31
2.8. Thăm dò khả năng xử lí môi trường của vật liệu với mẫu nước thải dệt nhuộm
33
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊM CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................... 34
3.1. Đặc điểm hình thái học bề mặt, cấu trúc của vật liệu hấp phụ ............................. 34
3.2. Xác định điểm đẳng điện của vật liệu hấp phụ ..................................................... 43
3.3. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ xanh metylen............. 44
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH ............................................................................... 44


BOD

Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxi sinh
hóa)

3

BTNMT

4

COD

Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxi hóa học)

5

EDX

Energy Dispersive X-ray spectroscopy
(Quang phổ tia X – quang phổ tán xạ năng lượng)

6

EPA

Environmental Protection Agency
(Cơ quan bảo vệ môi trường)



PVA

Polyvinyl clorua

13

PU

Polyurethane

14

QCVN

15

SEM

Scanning Electron Microscopy
(Kính hiển vi điện tử quét)

16

TEM

Transmission Electron Microscopy
(Kính hiển vi điện tử truyền qua)

17

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Thành phần nguyên tố của bùn đỏ Bảo Lộc

(phương pháp phổ huỳnh

quang tia X – XRF) [14]............................................................................................. 9
Bảng 1.2. Thành phần bùn đỏ lấy từ nhà máy hóa chất Tân Bình tại thành phố Hồ
Chí Minh [14]................................................................................................................. 9
Bảng 1.3. Thành phần nguyên tố của bùn đỏ tại nhà máy Alumin Lâm Đồng [12]. 9
Bảng 1.4. Thành phần các dạng pha khoáng của bã thải bùn đỏ................................... 10
Bảng 1.5. Thành phần hóa học chính của bùn đỏ hai nhà máy alumin

Tân Rai và

Nhân Cơ......................................................................................................................... 10
Bảng 2.1. Kết quả đo độ hấp thụ quang xanh metylen

với các nồng độ khác

nhau.................................................................................................................................. 28
Bảng 3.1. Kết quả đo diện tích bề mặt riêng của vật liệu hấp phụ............................... 39
Bảng 3.2. Kết quả xác định điểm đẳng điện của vật liệu hấp phụ................................ 43
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ xanh metylen của RMGC...44
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ

MB của

RMGC............................................................................................................................. 46
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của khối lượng RMGC đến dung lượng, hiệu suất hấp phụ MB 47

Hình 3.3. Ảnh SEM của RMGC............................................................................................... 35
Hình 3.4. Ảnh TEM của EEG.................................................................................................... 35
Hình 3.5. Ảnh TEM của RMGC............................................................................................... 36
Hình 3.6. Phổ EDX của RMGC................................................................................................ 36
Hình 3.7. Giản đồ XRD của RM, EEG và RMGC............................................................ 37
Hình 3.8. Phổ Raman của EEG và RMGC........................................................................... 38
Hình 3.9. Mô hình giải thích cơ chế hình thành vật liệu................................................. 39
Hình 3.10. Phổ FTIR của RMGC............................................................................................. 40
Hình 3.11. Phổ XPS của RMGC.............................................................................................. 42
Hình 3.12. Đồ thị xác định điểm đẳng điện của RMGC................................................. 43
Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ MB............................................ 45
Hình 3.14. Mô hình giải thích cơ chế hấp phụ MB của RMGC................................... 45
Hình 3.15. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ MB................................. 46
Hình 3.16. Ảnh hưởng của khối lượng đến hiệu suất hấp phụ MB............................. 47
Hình 3.17. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến hiệu suất hấp phụ MB.......................... 48
Hình 3.18. Đường đẳng nhiệt hấp phụ của RMGC đối với MB................................... 49
Hình 3.19. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với MB.................................................. 50
Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc logq vào logCcb............................................. 51

viii


MỞ ĐẦU
Xanh metylen (Methylene Blue) là một phẩm nhuộm mang màu, khó phân
hủy, có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người, động vật và gây ô nhiêm đến môi
trường. Do đó việc xử lí hấp phụ xanh metylen ra khỏi nước trước khi thải ra ngoài
môi trường là rất cần thiết và thu hút sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học
trong và ngoài nước. Có nhiều phương pháp đã được sử dụng để xử lý xanh metylen
trong nước thải ví dụ như: phương pháp keo tụ, trao đổi ion, điện phân, tách chiết,
quang xúc tác, kết tủa hóa học và hấp phụ. Trong các phương pháp đó, phương pháp

- Ứng dụng vật liệu chế tạo được xử lý xanh metylen trong nước bằng phương
pháp hấp phụ.

2


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1.Thuốc nhuộm xanh metylen
1.1.1. Sơ lược về thuốc nhuộm xanh metylen
Xanh metylen (MB) là một hợp chất dị vòng, có các tên gọi khác như methylene
blue, tetramethylthionine chlorhydrate, methythioninium chloride, glutylene. Công thức
phân tử của MB là C16H18N3SCl, trong đó có 3 vòng thơm chứa nhóm màu –C=C,

–C=N, –C=S và nhóm trợ màu N(CH3)2.

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của metylen

Hình 1.2. Xanh metylen dạng (a) tinh thể, (b) bột
Tinh thể MB có màu xanh lá cây thẫm có ánh đồng đỏ. MB có đặc điểm là khó
tan trong nước lạnh và rượu etylic, khi đun nóng thì tan dễ hơn. Ở nhiệt độ phòng, nó
tồn tại dạng rắn có màu xanh đen, không mùi, khi được hòa tan vào nước tạo thành
dung dịch có màu xanh lam. MB có phân tử khối 319,85g/mol, nhiệt độ nóng chảy từ
o

100 - 110 C, cường độ màu tỷ lệ với nồng độ của chất trong dung dịch [20].
MB là một chất màu thuộc họ thiozin, có khả năng phân li dưới dạng cation
+

+

thủy sản để điều trị nhiễm nấm, an toàn đối với trứng nhiều loài cá người ta dùng MB
[54], [67].
1.1.3. Ảnh hưởng đến môi trường sinh thái
MB hấp thu khá mạnh bởi những loại đất khác nhau. Trong môi trường nước,
MB bị hấp thu vào vật chất lơ lửng, bùn đáy ao và không có khả năng bay hơi ra
ngoài môi trường nước ở bề mặt nước. Khi ước lượng chỉ số tích lũy sinh học, Cơ
quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) cho rằng MB không có sự tích lũy sinh học
trong thủy sinh vật (giá trị BCF=1,5). Nếu thải MB vào trong không khí, MB sẽ tồn
tại cả dạng hơi và bụi lơ lửng. Dạng hơi sẽ bị phân hủy do sự phản ứng quang phân
với các gốc oxy hóa [OH], thời gian bán hủy khoảng 2 giờ. Đối với dạng hạt lơ lửng
có thể loại bỏ vật lý bởi quá trình phân hủy.
1.1.4. Các phương pháp xử lý thuốc nhuộm trong nước thải
161
616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161
6161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161
6161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161
6161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161
6161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161
61616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616਀&䘋 Ѐ16䘋䘋 16਀16 䘋 1616 䘋
ż161616161616161616਀ 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16䘋
1616161616 䘋 161616161616䘋1616161616 䘋 161616161616¡1616161616਀ 1616161616161616161616 䘋
161616161616¹1616161616
䘋
161616161616È1616161616
䘋
161616161616×1616161616161616161616ë161616161616Ѐ16䘋䘋 16਀16 䘋 1616 䘋 ьЀ16䘋䘋 16਀16䘋䘋䘋 ਀ 䘋 ā
䘋̤䘋 ż 䘋 ːЀ16䘋￷16਀16 䘋 1616 䘋 ьЀ16䘋䘋 16਀16 䘋 1616 䘋 ьЀ16䘋䘋 16ऀ਀16䘋਀ d16䘋 Ĥ 䘋 ‫ﺅ‬Ѐ16䘋䘋16ऀ਀16䘋਀ d16䘋 Ĥ 䘋
‫ﺅ‬16䘋਀ d16䘋 Ĥ 䘋 ‫ﺅ‬16䘋਀ 䘋 ā 䘋̤䘋 żЀ16䘋￷16161616161616161616161616161616 ਀ 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋
16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16 䘋 16䘋 16䘋 16y1616161616 䘋 161616161616䘋1616161616 䘋
161616161616¥1616161616਀ 161616161616¸1616161616

*￷Phương￷pháp￷màng￷lọc
Phương￷pháp￷màng￷được￷sử￷dụng￷xử￷lý￷nước￷thải￷ngành￷dệt￷nhuộm￷nhằm￷thu￷hồi￷hóa￷chất￷để￷tái￷sử
dụng￷như:￷thuốc￷nhuộm￷indigo,￷tinh￷bột,￷PVA,￷thuốc￷nhuộm,￷muối.￷Sự￷chênh￷lệch￷áp￷suất￷giữa￷hai￷phía￷của
màng￷là￷động￷lực￷của￷quá￷trình￷lọc￷màng.
*￷Phương￷pháp￷xử￷lý￷nước￷thải￷sinh￷học
Nước￷thải￷dệt￷nhuộm￷chứa￷phần￷lớn￷là￷những￷chất￷có￷khả￷năng￷phân￷hủy￷sinh￷học.￷Nước￷thải￷dệt
nhuộm￷có￷thể￷chứa￷những￷chất￷có￷tính￷độc￷đối￷với￷vi￷sinh￷vật￷như￷formandehit,￷clo,￷kim￷loại￷nặng,￷chất￷khử￷vô
cơ,…￷và￷nhiều￷chất￷khó￷phân￷hủy￷sinh￷học￷như￷hồ￷PVA,￷chất￷tẩy￷rửa,￷các￷loại￷dầu￷khoáng,…￷do￷vậy￷trước￷khi￷xử
lý￷sinh￷học￷cần￷sử￷dụng￷phương￷pháp￷xử￷lý￷cục￷bộ￷để￷khử￷các￷chất￷gây￷độc￷và￷giảm￷tỷ￷lệ￷các￷chất￷khó￷phân￷hủy
sinh￷học￷trong￷nước￷thải.
Khi￷xử￷lý￷nước￷thải￷bằng￷phương￷pháp￷sinh￷học￷hiếu￷khí￷cần￷kiểm￷tra￷tỷ￷lệ￷chất￷dinh￷dưỡng￷cho￷quá
trình￷phân￷hủy￷tỷ￷lệ￷BOD:N:P￷=￷100:5:1.￷Những￷phương￷pháp￷sinh￷học￷thông￷thường￷được￷dùng￷cho￷nước￷thải
sinh￷hoạt￷là￷lọc￷sinh￷học,￷bùn￷hoạt￷tính,￷hồ￷oxy￷hóa￷hoặc￷kết￷hợp￷xử￷lý￷sinh￷học￷nhiều￷bậc￷[63].
6


1.1.5.￷Tình￷hình￷xử￷lí￷xanh￷metylen￷ở￷Việt￷Nam￷và￷trên￷thế￷giới
1.1.5.1.￷Ở￷Việt￷Nam
Tác￷giả￷Bùi￷Xuân￷Vững￷và￷Ngô￷Văn￷Thông￷đã￷nghiên￷cứu￷hấp￷phụ￷thuốc￷nhuộm￷MB￷bằng￷vật￷liệu￷bã￷cà
phê￷từ￷tính.￷Vật￷liệu￷hấp￷phụ￷này￷nhận￷được￷từ￷việc￷cho￷bã￷cà￷phê￷sau￷khi￷chiết￷bằng￷nước￷nóng￷tiếp￷xúc￷với
dung￷dịch￷nano￷oxit￷sắt￷từ￷Fe3O4.￷Kết￷quả￷cho￷thấy￷tại￷giá￷trị￷pH￷là￷8￷ở￷nhiệt￷độ￷250C￷với￷thời￷gian￷cân￷bằng
hấp￷phụ￷khoảng
60 phút￷và￷dung￷lượng￷cực￷đại￷hấp￷phụ￷là￷30,7mg.g-1.￷Quá￷trình￷hấp￷phụ￷tuân￷theo￷mô￷hình￷hấp￷phụ￷đẳng￷
nhiệt￷Langmuir￷[23].
Tác￷giả￷Nguyễn￷Quốc￷Hòa￷và￷cộng￷sự￷đã￷nghiên￷cứu￷hấp￷phụ￷MB￷bằng￷sản￷phẩm￷thải￷từ￷ngành￷công
nghiệp￷nhôm￷-￷bùn￷đỏ.￷Bùn￷đỏ￷được￷sấy￷khô￷và￷rây￷thành￷hạt￷nhỏ￷đem
rửa￷2￷lần￷với￷axit￷HCl￷(0,1mol/L)￷trong￷4￷giờ￷với￷tỉ￷lệ￷khối￷lượng￷bùn￷đỏ￷:￷thể￷tích￷dung￷dịch￷là￷1￷:￷25￷(g/mL)￷sau
đó￷đem￷rửa￷với￷nước￷và￷sấy￷khô￷thu￷được￷vật￷liệu￷BĐA.￷Kết￷quả￷chỉ￷ra￷khả￷năng￷hấp￷phụ￷MB￷của￷BĐA￷tại￷giá￷trị
pH=11￷với￷giá￷trị￷dung￷lượng￷hấp￷phụ￷cực￷đại￷là￷2,25mg/g￷và￷bùn￷đỏ￷được￷xử￷lý￷kết￷hợp￷bằng￷axit/nhiệt
(BĐA700)￷tại￷giá￷trị￷pH=5,￷với￷giá￷trị￷dung￷lượng￷hấp￷phụ￷cực￷đại￷là￷0,44mg/g￷và￷mô￷hình￷Freundlich￷mô￷tả￷phù

Tác￷giả￷Meili￷và￷cộng￷sự￷đã￷chế￷tạo￷vật￷liệu￷MgAl￷-￷LDH￷-￷biochar￷thành￷công￷bằng￷phương￷pháp
đồng￷kết￷tủa￷Mg￷:￷Al￷theo￷các￷tỉ￷lệ￷khác￷nhau.￷Sử￷dụng￷vật￷liệu￷hấp￷phụ￷LDH￷-￷biochar￷ứng￷dụng￷loại￷bỏ￷MB
trong￷môi￷trường￷nước￷cho￷kết￷quả￷pH￷tốt￷nhất￷là￷12￷với￷hiệu￷suất￷loại￷bỏ￷>￷95%￷với￷thời￷gian￷đạt￷cân￷bằng
hấp￷phụ￷là￷20￷phút.￷Mô￷hình￷Fredlich￷-￷Peterson￷và￷phương￷trình￷động￷học￷biểu￷kiến￷bậc￷2￷mô￷tả￷thích￷hợp
nhất￷đối￷với￷quá￷trình￷hấp￷phụ￷này.￷Dung￷lượng￷hấp￷phụ￷cực￷đại￷là￷406,47mg/g￷ở￷400C,￷quá￷trình￷hấp￷phụ￷là
hấp￷phụ￷vật￷lí￷(ΔH￷>￷0)￷và￷xảy￷ra￷tự￷nhiên￷(ΔG￷
0,015

CaO

0,066

ZnO

0,010

TiO2

5,389

ZrO2

0,064

MnO

0,045

SO3

0,221

K2O

0,024


P2O5

Cr2O3

0,24%

0,22%

Bảng￷1.3.￷Thành￷phần￷nguyên￷tố￷của￷bùn￷đỏ￷tại￷nhà￷máy￷Alumin￷Lâm￷Đồng￷[12]
TT

Thành￷phần￷hóa￷học

Đơn￷vị

Hàm￷lượng

1

Độ￷ẩm

%

20,42

2

Al2O3

%


%

6,98

Thành￷phần￷khoáng￷của￷bùn￷đỏ￷chủ￷yếu￷bao￷gồm￷Gibbsite,￷Boehmite,￷Hematite,￷Sodalite,￷Kaolinite,￷
Aluminous￷-￷goethite,...[36]
9


Bảng￷1.4.￷Thành￷phần￷các￷dạng￷pha￷khoáng￷của￷bã￷thải￷bùn￷đỏ
Thành￷phần

Số￷đăng￷kí￷CAS

%

Sodalite

4-40

(3Na2O.3Al2O3.6SiO2.Na2SO4)
Aluminous–goethite

10-30

Hematite￷(Iron￷oxide)
Silica,￷crystalline￷&￷amorphous
Tricalcium



Calcium￷carbonate

1317-65-3

2-10

Gibbsite

21645-51-2

0￷-￷5

Kaolinite

1318-74-7

0￷-￷5

(K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O)

Bùn￷đỏ￷khô￷là￷những￷hạt￷bụi￷mịn￷(60%￷với￷ф￷
5,06

5,43

CaO

4,48

4,20

1.2.3.￷Một￷số￷kết￷quả￷nghiên￷cứu￷sử￷dụng￷bùn￷đỏ￷chế￷tạo￷vật￷liệu￷hấp￷phụ
1.2.3.1.￷Trong￷nước
10


Ở Việt￷Nam,￷dùng￷bùn￷đỏ￷để￷chế￷tạo￷các￷vật￷liệu￷hấp￷phụ￷các￷chất￷màu,￷Asen,￷Flo,￷Photpho,￷Sắt,
Mangan￷được￷nhiều￷nhà￷khoa￷học￷đưa￷ra,￷tuy￷nhiên￷bùn￷đỏ￷cần￷được￷hoạt￷hóa￷và￷biến￷tính￷trước￷khi￷đem￷sử
dụng.
Tác￷giả￷Vũ￷Đức￷Lợi￷và￷cộng￷sự￷đã￷tiến￷hành￷nghiên￷cứu￷khả￷năng￷hấp￷phụ￷Chì￷trong￷dung￷dịch￷từ￷bùn
đỏ￷biến￷tính.￷Bùn￷đỏ￷được￷hoạt￷hóa￷ở￷800°C￷và￷axit￷HCl￷1M,￷hiệu￷suất￷hấp￷phụ￷sau￷75￷phút￷đạt￷96%,￷dung
lượng￷hấp￷phụ￷cực￷đại￷2,99mg/g￷(pH￷là￷4,￷nồng￷độ￷Pb(II)￷ban￷đầu￷là￷20mg/L,￷hàm￷lượng￷pha￷rắn￷là￷0,4g/L)￷và
quá￷trình￷hấp￷phụ￷này￷tuân￷theo￷mô￷mình￷hấp￷phụ￷đẳng￷nhiệt￷Langmuir￷là￷một￷quá￷trình￷đơn￷lớp￷với
hệ￷số￷R2=0,9973￷[13].
Tác￷giả￷Phạm￷Thị￷Mai￷Hương￷và￷cộng￷sự￷đã￷thực￷hiện￷nghiên￷cứu￷khả￷năng￷hấp￷phụ￷As(V)￷trong￷nước
từ￷bởi￷bã￷bùn￷đỏ￷sau￷khi￷tách￷hoàn￷toàn￷nhôm￷và￷các￷chất￷tan￷trong￷kiềm.￷Vật￷liệu￷thu￷được￷khi￷tiến￷hành￷dử
dụng￷dung￷dịch￷NaOH￷4M￷loại￷bỏ￷nhôm￷oxit￷và￷một￷số￷oxit￷kim￷loại￷tan￷trong￷kiềm￷từ￷bùn￷đỏ￷được￷rửa￷đến
pH=7,￷đem￷sấy￷ở
60°C￷trong￷24￷giờ￷(RM￷-￷Fe).￷Kết￷quả￷thu￷được￷chỉ￷ra￷rằng￷ở￷pH=5,￷thời￷gian￷cân￷bằng￷hấp￷phụ￷là￷90￷phút￷và
dung￷lượng￷hấp￷phụ￷đối￷với￷As(V)￷của￷vật￷liệu￷được￷xác￷định￷theo￷phương￷trình￷đẳng￷nhiệt￷Langmuir￷đạt
7,57mg/g￷[8].

Những￷nghiên￷cứu￷sử￷dụng￷bùn￷đỏ￷làm￷vật￷liệu￷hấp￷phụ￷được￷nhiều￷nhà￷khoa￷học￷nước￷ngoài￷đưa￷ra.

Tác￷giả￷Carolina￷Petrisin￷Costa￷de￷Jesus￷và￷cộng￷sự￷đã￷nghiên￷cứu￷loại￷bỏ￷được￷phẩm￷nhuộm￷trong
môi￷trường￷nước￷bằng￷bùn￷đỏ￷hoạt￷hóa￷nhiệt.￷Bùn￷đỏ￷(RM)￷là￷chất￷thải￷công￷nghiệp￷đặc￷biệt￷được￷dùng￷như
một￷chất￷hấp￷phụ￷[37].￷Trong￷nghiên￷cứu￷này￷phẩm￷nhuộm￷reactive￷blue￷19￷(RB￷19)￷được￷sử￷dụng￷để￷nghiên
cứu￷khả￷năng￷hấp￷phụ￷của￷bùn￷đỏ￷hoạt￷hóa￷nhiệt￷ở￷500 ℃￷(RM￷500℃).￷Sự￷hấp￷phụ￷RB￷19￷đạt￷kết￷quả￷tốt￷nhất
ở￷pH￷nhỏ￷hơn￷7,0.￷Dung￷lượng￷hấp￷phụ￷tối￷đa￷là￷178,4mg/g,￷mô￷hình￷đẳng￷nhiệt￷hấp￷phụ￷Langmuir￷phù￷hợp
với￷sự￷hấp￷phụ￷RB￷19.￷Phương￷trình￷động￷học￷bậc￷2￷là￷thích￷hợp￷để￷mô￷tả￷cơ￷chế￷hấp￷phụ￷của￷RB￷19,￷cho￷thấy
rằng￷RM￷500℃￷có￷tiềm￷năng￷trong￷vấn￷đề￷xử￷lí￷nước￷thải￷trong￷công￷nghiệp.
Tác￷giả￷Mehdi￷Shirzad￷-￷Siboni￷cùng￷cộng￷sự￷tiến￷hành￷nghiên￷cứu￷khả￷năng￷hấp￷phụ￷thuốc￷nhuộm
xanh￷113￷(AB113)￷và￷thuốc￷nhuộm￷hoạt￷tính￷màu￷đen￷5￷(RB5)￷trong￷dung￷dịch￷nước￷bởi￷bùn￷đỏ￷hoạt￷hóa￷trong
những￷điều￷kiện￷khác￷nhau￷[55].￷Bùn
đỏ￷hoạt￷hóa￷có￷hiệu￷quả￷đối￷với￷AB113￷hơn￷so￷với￷RB5.￷Được￷giải￷thích￷vì￷kích￷thước￷phân￷tử￷của￷RB5￷lớn￷hơn
so￷với￷AB113￷và￷các￷ảnh￷hưởng￷khác￷do￷bề￷mặt￷của￷bùn￷đỏ￷hoạt￷hóa.￷Dung￷lượng￷hấp￷phụ￷cực￷đại￷của￷AB113
và￷RB5￷tương￷ứng￷là￷83,33mg/g￷và

12


35,58mg/g,￷quá￷trình￷hấp￷phụ￷tuân￷theo￷mô￷hình￷đẳng￷nhiệt￷hấp￷phụ￷Freundlich￷và￷phương￷trình￷động￷học
biểu￷kiến￷bậc￷2￷tại￷pH=3.
Nhóm￷tác￷giả￷Manoj￷Kumar￷Sahu￷và￷Raj￷Kishore￷Patel￷nghiên￷cứu￷loại￷bỏ￷chất￷màu￷safranin￷-￷O￷trong
môi￷trường￷nước￷bằng￷bùn￷đỏ￷hoạt￷hóa￷[53].￷Trong￷nghiên￷cứu￷này￷bề￷mặt￷bùn￷đỏ￷đã￷hoạt￷hóa￷bằng￷natri
lauryl￷sulfat…￷Các￷kết￷quả￷chỉ￷ra￷sự￷hấp￷phụ￷safranin￷-￷O￷trên￷vật￷liệu￷hấp￷phụ￷tuân￷theo￷mô￷hình￷hấp￷phụ￷đẳng
nhiệt￷Langmuir￷với￷dung￷lượng￷hấp￷phụ￷cực￷đại￷là￷89,4mg/g￷ở￷308K.
Do￷vậy,￷việc￷sử￷dụng￷bùn￷đỏ￷với￷mục￷đích￷định￷hướng￷ứng￷dụng￷trong￷xử￷lý￷môi￷trường￷là￷việc￷làm￷vô
cùng￷cấp￷bách￷và￷cần￷thiết￷đang￷thu￷hút￷được￷sự￷chú￷ý,￷quan￷tâm￷của￷nhiều￷nhà￷khoa￷học￷trên￷thế￷giới￷nói
chung￷và￷trong￷nước￷nói￷riêng.
1.3.￷Graphen
1.3.1.￷Đặc￷điểm￷của￷graphen

kết￷hiđro,￷liên￷kết￷cộng￷hóa￷trị￷[52],￷[64].￷Sơ￷đồ￷minh￷họa￷các￷tương￷tác￷khác￷nhau￷khi￷tổ￷hợp￷graphen/oxit￷kim
loại￷được￷sử￷dụng￷làm￷chất￷hấp￷phụ￷được￷biểu￷diễn￷ở￷hình￷1.6.

14