TRANG THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Tên đề tài luận án tiến sĩ: Nghiên cứu xử lí dư lượng kháng sinh trong nước bằng công nghệ quang xúc tác sử dụng vật liệu g-C3N4 pha tạp.
Ngành: Khoa học môi trường Mã số: 9.44.03.01
Họ và tên NCS: Nguyễn Thùy Giang
Người hướng dẫn khoa học:
1. GS.TS. Nguyễn Thế Hùng
2. PGS.TS. Đặng Văn Thành
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên
NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN:
- Chế tạo thành công vật liệu g-C3N4 pha tạp B với cấu trúc nano dạng ống, sử dụng các phương pháp thân thiện với môi trường như thủy phân và nhiệt phân. Vật liệu thu được có hình dạng ống đồng đều, diện tích bề mặt lớn và khả năng hấp thụ tốt ánh sáng nhìn thấy. Cụ thể, 1DBCN có cấu trúc ống nano đồng đều với kích thước 3 x 300 nm, diện tích bề mặt 81,1 m²/g và năng lượng vùng cấm 2,7 eV, trong khi TGCN-Bx có cấu trúc đa dạng hơn với diện tích bề mặt dao động từ 85 đến 98 m²/g, năng lượng vùng cấm của TGCN-Bx (x = 1, 2, 3, 4) được ước tính lần lượt là 2,7, 2,68, 2,66, 2,64 và 2,61 eV. Những đặc tính này giúp tăng hiệu quả của quá trình quang xúc tác, đặc biệt là trong việc phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ như dư lượng kháng sinh trong nước.
- Vật liệu g-C₃N₄ pha tạp B cấu trúc nano ống cho hiệu suất xử lí dư lượng kháng sinh đạt tới 99% trong điều kiện quang xúc tác tại phòng thí nghiệm. Điểm nổi bật của nghiên cứu là đã tiến hành đánh giá một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lí, bao gồm: thời gian phản ứng, nồng độ chất ô nhiễm, nồng độ vật liệu quang xúc tác khác nhau, giá trị pH (3–11) và sự hiện diện của các ion âm - dương thường gặp trong nước thải thực tế. Việc mô phỏng các điều kiện môi trường gần với thực tế giúp xác định được các thông số tối ưu cho ứng dụng tiềm năng của vật liệu trong xử lí nước thải ô nhiễm kháng sinh.
CÁC ỨNG DỤNG, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN
HOẶC NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN BỎ NGỎ CẦN TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU
- Ứng dụng trong thực tiễn: Luận án đưa ra một giải pháp công nghệ quang xúc tác sử dụng vật liệu g-C3N4 pha tạp B có khả năng phân hủy hiệu quả các dư lượng kháng sinh khó phân hủy trong môi trường nước, thân thiện với môi trường, không tạo ra các chất độc hại thứ cấp.
- Để mở rộng tiềm năng ứng dụng của vật liệu g-C3N4 pha tạp B có cấu trúc dạng ống, cần tiến hành nghiên cứu sâu hơn về khả năng phân hủy các loại chất ô nhiễm hữu cơ phức tạp như thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm và hợp chất hữu cơ bền vững. Bên cạnh đó, việc ứng dụng vật liệu này vào xử lí các loại nước thải thực tế, đặc biệt là nước thải công nghiệp và đô thị, vận hành thử ở quy mô pilot và thực tế sẽ giúp đánh giá hiệu quả và khả năng cạnh tranh với các công nghệ hiện có.
- Để nâng cao hiệu quả xử lí, có thể kết hợp vật liệu quang xúc tác với các công nghệ khác như hấp phụ, sinh học hoặc màng lọc. Việc tối ưu hóa điều kiện phản ứng, nghiên cứu cơ chế phản ứng và mở rộng quy mô sản xuất cũng là những hướng nghiên cứu quan trọng cần được quan tâm.
INFORMATION OF DOCTORAL DISSERTATION
Title of the Doctoral Dissertation: Study on the antibiotic treatment in water using Photocatalytic technology based on doped g-C₃N₄ materials
Field of Study: Environmental Science Code: 9.44.03.01
PhD Candidate: Nguyen Thuy Giang
Scientific Supervisors:
- Prof. Dr. Nguyen The Hung
- Assoc. Prof. Dr. Dang Van Thanh
Training institution: University of Agriculture and Forestry, Thai Nguyen University
NEW FINDINGS OF THE DISSERTATION
- The dissertation successfully synthesized porous tubular boron-doped g-C₃N₄ nanomaterials using environmentally friendly methods such as hydrothermal and calcination techniques. Specifically, 1DBCN has a uniform tubular structure with dimensions of 3 x 300 nm, specific surface area of 81.1 m²/g and band gap energy of 2.7 eV, while TGCN-Bx has a more diverse structure with specific surface area ranging from 85 to 98 m²/g, the band gap energies of TGCN-Bx (x = 1, 2, 3, 4) are estimated to be 2.7, 2.68, 2.66, 2.64 and 2.61 eV, respectively.The resulting material exhibits uniform porous tubular structures, high specific surface area, and excellent visible-light absorption capacity. These properties significantly enhance photocatalytic activity, particularly in degrading organic pollutants such as antibiotic residues in water.
- The porous tubular boron-doped g-C₃N₄ nanomaterial achieved up to 99% removal efficiency of antibiotic residues under laboratory-scale photocatalytic conditions. A noteworthy aspect of this study is the comprehensive evaluation of various operational parameters influencing the degradation performance, including reaction time, pollutant concentration, catalyst dosage, pH range (3–11), and the presence of common anions and cations typically found in real wastewater. Simulating realistic environmental conditions enabled the identification of optimal parameters for the potential application of the material in treating antibiotic-contaminated wastewater.
APPLICATIONS, POTENTIAL FOR PRACTICAL USE,
AND FUTURE RESEARCH DIRECTIONS PRACTICAL APPLICATIONS
- The dissertation proposes a photocatalytic treatment approach employing tubular boron-doped g-C₃N₄ nanomaterials capable of effectively degrading persistent antibiotic residues in aqueous environments. The method is environmentally friendly and does not produce harmful secondary pollutants.
- To further expand the applicability of tubular boron-doped g-C₃N₄ nanomaterials, in-depth studies should focus on the degradation of other complex organic pollutants such as pesticides, dyes, and persistent organic compounds. Moreover, applying this material to the treatment of actual wastewater, particularly from industrial and urban sources, and conducting pilot- and field-scale operations will provide a more comprehensive assessment of its performance and competitiveness compared to existing technologies.
- The photocatalytic process may be further enhanced through integration with other treatment technologies such as adsorption, biological treatment, or membrane filtration. Additionally, optimizing reaction conditions, elucidating the reaction mechanisms, and scaling up material synthesis are critical directions for future research and development.
Nguồn: Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên.
