THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung

Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp cấu trúc nano từ tính và carbon hoạt tính để xử lý hấp phụ ion kim loại nặng và chất màu hữu cơ trong môi trường nước”

Mã số: B2021-TNA-16

Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Thị Luyến

Tổ chức chủ trì: ĐH Thái Nguyên

Thời gian thực hiện: 2021 – 2022

2. Mục tiêu

Chế tạo được vật liệu tổ hợp cấu trúc nano từ tính và carbon hoạt tính để xử lý hấp phụ ion kim loại nặng và chất màu hữu cơ trong môi trường nước.

3. Tính mới và tính sáng tạo

Các kết quả nghiên cứu của đề tài là những kết quả mới về nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp nano từ tính và carbon hoạt tính nhằm mục đích ứng dụng xử lý hấp phụ nguồn nước bị ô nhiễm, được công bố trên các tạp chí quốc tế uy tín. Điều này đảm bảo tính mới và tính sáng tạo của đề tài.

4. Kết quả nghiên cứu

- Đã chế tạo thành công vật liệu tổ hợp cấu trúc nano từ tính/than sinh học từ các nguồn phụ phẩm trong nông nghiệp như vỏ trấu, vỏ lạc khi hoạt hóa bằng các muối nóng chảy khác nhau như ZnCl₂, FeCl₂, FeCl₃.

- Đã khảo sát hình thái, cấu trúc, độ xốp của vật liệu tổ hợp nano từ tính/than sinh học được chế tạo tại các nhiệt độ từ 400-800 ^oC.

- Vật liệu hấp phụ từ tính/than sinh học chế tạo tại 500^oC có diện tích bề mặt ≥ 600 m²/g; hiệu suất ≥ 90 %, dung lượng hấp phụ chất màu hữu cơ  ≥ 500 mg/g.

- Sử dụng các mô hình lý thuyết khác nhau để giải thích cơ chế hấp phụ ion kim loại nặng và chất màu hữu cơ.

5. Sản phẩm

5.1. Sản phẩm khoa học

- 02 bài báo quốc tế thuộc danh mục SCIE, có cảm ơn đề tài

1. Nguyen Thi Luyen (chủ nhiệm đề tài), Nguyen Van Khien (thành viên đề tài), Nguyen Van Dang, Tran Quang Huy, Pham Hoai Linh (thành viên đề tài), Nguyen Thanh Trung, Van-Truong Nguyen, Dang Van Thanh, ^“Facile One-step Pyrolysis of ZnO/Biochar Nanocomposite for Highly Efficient Removal of Methylene Blue Dye from Aqueous Solution”, (Nhiệt phân một bước đơn giản vật liệu tổ hợp nano ZnO/than sinh học cho hiệu quả loại bỏ xanh methylene từ dung dịch nước), ACS Omega (Q1), 2023, 8, 30, 26816–26827, https://doi.org/10.1021/acsomega.3c01232.
2. Nguyen Thi Luyen (Chủ nhiệm đề tài), Nguyen Thi Khanh Van (thành viên đề tài), Nguyen Van Dang, Pham Hoai Linh (thành viên đề tài), Nguyen Van Hao, Le Thi Thanh Hoa, Dang Van Thanh, “A simple one-pot pyrolyzed synthesis of ternary magnetic ZnFe₂O₄/α-Fe₂O₃/biochar nanocomposites for adsorptive removal of direct red 79 in aqueous solution”, (Tổng hợp một bước đơn giản vật liệu tổ hợp nano 3 thành phần magnetic ZnFe₂O₄/α-Fe₂O₃/than sinh học để hấp phụ direct red 79 từ dung dịch nước), CHEMISTRYSELECT (Q2), 2023, 8, e202302366, https://doi.org/10.1002/slct.202302366.

- 03 bài báo trong nước thuộc thuộc danh mục được tính điểm của HĐGSNN, có cảm ơn đề tài

1. Nguyễn Thị Luyến (chủ nhiệm đề tài), Trần Quang Huy, Raman properties of spinel ferrites/activatedcarbonnanocomposite structure towards the application in
   environmental treatment, (Đặc trưng Raman của cấu trúc nano spinel ferrites/than hoạt tính cho ứng dụng xử lý môi trường), Processding Advanced in Optics Photonics Spectroscopy and Applications XI, page: 460-465, ISSN: 978-604-9988-20-2, nhà XB Khoa học Tự nhiên và Công nghệ
2. Nguyễn Thị Luyến (Chủ nhiệm đề tài), Bước đầu nghiên cứu chế tạo than sinh học và đánh giá khả năng hấp phụ Metylen xanh trong môi trường nước, TNU Journal of Science and Technology 228(S1): 36 - 43, 2023.
3. Nguyễn Thị Luyến (Chủ nhiệm đề tài), Enhancement of Methylene Blue Adsorption from ZnO/Activated Carbon Nanocompossites Prepared by Pyrolysis of Molten ZnCl₂ with Rice Husks, (Tăng cường hấp phụ xanh methylene từ ZnO/than hoạt tính chế tạo bằng phương pháp nhiệt phân từ muối nóng chảy ZnCl₂ và vỏ trấu), VNU Journal of Science: Mathematics–Physics, Vol. 39, No. 2 (2023) 24-35.

5.2. Sản phẩm đào tạo

Đã hướng dẫn 02 học viên cao học theo hướng nghiên cứu của đề tài, đã bảo vệ thành công luận văn ThS đúng hạn và nhận bằng tốt nghiệp, có cảm ơn đề tài:

- Nguyễn Văn Hinh, tên đề tài “Chế tạo vật liệu tổ hợp cấu trúc nano ZnFe₂O₄/carbon hoạt tính để xử lý hấp phụ chất màu hữu cơ”, quyết định 124/QĐ-ĐHKH ngày 19 tháng 01 năm 2021 của Hiệu trưởng trường ĐH Khoa học về việc cử cán bộ hướng dẫn và giao đề tài thạc sĩ.

- Nguyễn Hoài Phương, tên đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp cấu trúc nano ZnO/carbon hoạt tính để xử lý hấp phụ xanh methylene trong môi trường nước”, quyết định 124/QĐ-ĐHKH ngày 19 tháng 01 năm 2021 của Hiệu trưởng trường ĐH Khoa học về việc cử cán bộ hướng dẫn và giao đề tài thạc sĩ.

5.3. Sản phẩm ứng dụng

- Quy trình chế tạo carbon hoạt tính từ nguồn phế thải trong nông nghiệp

- Quy trình chế tạo vật liệu tổ hợp cấu trúc nano từ tính/carbon hoạt tính

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

- Phương thức chuyển giao: Gián tiếp dưới dạng tài liệu tham khảo công bố đại chúng.

- Về khoa học: Công bố một số kết quả mới có ý nghĩa khoa học trên các tạp chí quốc tế uy tín thuộc danh mục SCIE và các tạp chí chuyên ngành trong nước (thuộc chủ đề nghiên cứu của đề tài).

- Về giáo dục và đào tạo: Hỗ trợ đào tạo học viên cao học theo đúng hướng của đề tài.

- Làm tài liệu nghiên cứu về than sinh học ở trong và ngoài nước.

- Góp phần nâng cao năng lực nghiên cứu các thành viên trong nhóm thực hiện đề tài, mở rộng hợp tác nghiên cứu.

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS\

1. General Information

Project title: Synthesis of magnetic and activated carbon nanocomposite materials structures for adsorption of heavy metal ions and organic dyes in water environments

Code number: B2021-TNA-16

Coordinator: Dr. Nguyen Thi Luyen

Email: luyennt@tnus.edu.vn

Phone: 0986360679

Implementing institution: Thai Nguyen University

Duration: From 1/2021 to 12/2022

2. Objectives

Fabrication of magnetic nanostructures and activated carbon composite materials for heavy metal ion and organic dye adsorption treatment in water.

3. Novelty and creativity

The results of the study are published in qualified international scientific journals.

4. Research results

- Successfully produced magnetic nanostructure/biochar composite materials from agricultural by products such as rice husks and peanut shells after activation with various molten salts such as ZnCl₂, FeCl₂, and FeCl₃.

- The morphology, structure, and porosity of magnetic nanocomposites/biochar were studied at temperatures ranging from 400 to 800 ^oC.

- Magnetic adsorbent/biochar produced at 500^oC with a surface area of 600 m²/g, an efficiency of 90%, and an organic colorant adsorption capacity of 500 mg/g.

- Explain the adsorption mechanism of heavy metal ions and organic dyes using various theoretical models.

5. Products

5.1. Scientific publications

- Nguyen Thi Luyen, Nguyen Van Khien, Nguyen Van Dang, Tran Quang Huy, Pham Hoai Linh, Nguyen Thanh Trung, Van-Truong Nguyen, Dang Van Thanh, ^“Facile One-step Pyrolysis of ZnO/Biochar Nanocomposite for Highly Efficient Removal of Methylene Blue Dye from Aqueous Solution”, ACS Omega (Q1), 2023, 8, 30, 26816–26827, https://doi.org/10.1021/acsomega.3c01232.

- Nguyen Thi Luyen, Nguyen Thi Khanh Van, Nguyen Van Dang, Pham Hoai Linh, Nguyen Van Hao, Le Thi Thanh Hoa, Dang Van Thanh, “A simple one-pot pyrolyzed synthesis of ternary magnetic ZnFe₂O₄/α-Fe₂O₃/biochar nanocomposites for adsorptive removal of direct red 79 in aqueous solution”, CHEMISTRYSELECT (Q2), 2023, 8, e202302366, https://doi.org/10.1002/slct.202302366.

- Nguyễn Thị Luyến, Trần Quang Huy, Raman properties of spinel ferrites/activatedcarbonnanocomposite structure towards the application in
environmental treatment, Processding Advanced in Optics Photonics Spectroscopy and Applications XI, page: 460-465, ISSN: 978-604-9988-20-2, nhà XB Khoa học Tự nhiên và Công nghệ

- Nguyễn Thị Luyến, Initial biochar synthesis research and evaluation of methylene blue adsorption capacity in water, TNU Journal of Science and Technology 228(S1): 36 - 43, 2023.

- Nguyễn Thị Luyến, Enhancement of Methylene Blue Adsorption from ZnO/Activated Carbon Nanocompossites Prepared by Pyrolysis of Molten ZnCl₂ with Rice Husks, VNU Journal of Science: Mathematics–Physics, Vol. 39, No. 2 (2023) 24-35.

5.2. Training results

Supervised 02 masters of thesis:

- Nguyen Van Hinh (2021), project title "Manufacturing ZnFe₂O₄/activated carbon nanostructured composite materials for organic dye adsorption treatment", Thai Nguyen University of Sciences.

- Nguyen Hoai Phuong (2021), project title "Research on manufacturing ZnO/activated carbon nanostructured composite materials to treat methylene blue adsorption in water environment", Thai Nguyen University of Sciences.

5.3. Application products

- The process of producing activated carbon from agricultural waste

- The process of producing magnetic nanomaterials/actived carbon

- Applications and effectiveness

6. Method of transfer: Indirectly through publicly available reference documents.

- In terms of science, a number of new scientifically significant results have been published in prestigious international journals on the SCIE list as well as domestic specialized journals (relating to the project's research topic).

- In terms of education and training, support graduate student training in the topic's proper direction.

- Create biochar research documents for use at home and abroad.

- Help project implementation team members improve their research capacity by expanding research collaboration.