Thông tin Đề tài

Tên đề tài Nghiên cứu tổng hợp “chất oxi hóa xanh” Ferrate (VI) bằng phương pháp điện hóa ứng dụng trong xử lý nước thải
Mã số đề tài KHCBHH.01/22-24
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Hoá học
Thuộc Danh mục đề tài Khoa học cơ bản
Họ và tên TS. Mai Thị Thanh Thùy
Thời gian thực hiện 01/01/2022 - 31/12/2024
Tổng kinh phí 1500 triệu đồng
Xếp loại Đạt loại B
Mục tiêu đề tài

- Tổng hợp được dung dịch ferrate(VI) bằng phương pháp điện hóa, tiến tới xây dựng mô hình chế tạo thiết bị điều chế chất oxi hóa Ferrate (VI) điện hóa quy mô phòng thí nghiệm.
- Ứng dụng Ferrate (VI) điện hóa để xử lý một số chất độc hại trong nước thải.

 

Kết quả chính của đề tài

•    Về khoa học
Đã tổng hợp thành công dung dịch ferrate(VI) bằng phương pháp dòng không đổi. Điều kiện tổng hợp tối ưu là sử dụng anot gang cầu, dung dịch điện phân NaOH 14 M, mật độ dòng điện 40 mA/cm², tỷ lệ diện tích bề mặt hoạt động của điện cực anot (S) và thể tích dung dịch điện ly (V) S/V là 0,08 cm-1 và thời gian điện phân khoảng 6 giờ.
Độ bền của dung dịch ferrate(VI) phụ thuộc vào các yếu tố bao gồm: nhiệt độ, nồng độ NaOH và nồng độ ferrate ban đầu. Khi nhiệt độ và nồng độ ferrate ban đầu càng tăng thì độ bền càng giảm, ngược lại nồng độ NaOH càng tăng thì độ bền càng tăng. Dung dịch ferrate bảo quản tối ưu ở 4oC và nồng độ NaOH 14-16 M.
Sự có mặt của các chất oxi hóa KIO4, K2S2O8 và NaClO4 đã làm tăng độ bền của dung dịch ferrate. So sánh độ bền của các dung dịch ferrate khi có mặt các chất oxi hóa thì dung dịch ferrate chứa KIO4 bền nhất có độ phân hủy thấp nhất. Nồng độ KIO4 0,3% là nồng độ tối ưu để làm tăng độ bền của dung dịch ferrate.
Quá trình xử lý xanh metylen (MB), metyl da cam (MO) và reactive red 195 (RR195) bằng ferrate(VI) phụ thuộc vào pH và tỷ lệ mol Fe(VI): chất màu. Giá trị pH tối ưu là 3 và tại pH 3 hiệu suất xử lý MB đạt khoảng 93% sau 5 phút khi tỷ lệ mol Fe(VI): MB lớn hơn 7,5:1, hiệu suất xử lý MO đạt 99,3% sau 3 phút khi tỷ số mol Fe(VI): MO lớn hơn 5,1: 1,0 và hiệu suất xử lý RR195 đạt 96,3 % sau 3 phút  ở tỷ lệ mol Fe(VI): RR195 lớn hơn 18,0: 1,0.
•    Về ứng dụng
Đã chế tạo được thiết bị điều chế ferrate(VI) bằng phương pháp điện hoá quy mô phòng thí nghiệm với công suất 2 lít/h, tạo ra dung dịch ferrate(VI) nồng độ 1200 mg/L.
Dung dịch ferrate tổng hợp được có khả năng xử lý hiệu quả các chất màu trong nước thải dệt nhuộm như xanh metylen, metyl da cam và reactive red 195.

 

 

Những đóng góp mới

-     Đã tổng hợp thành công dung dịch ferrate(VI) bằng phương pháp điện hoá trên  anot gang cầu và tìm ra được điều kiện tổng hợp tối ưu.
-    Đã nghiên cứu tăng độ bền của dung dịch ferrate, dung dịch ferrate chứa KIO4 0,3 % bền nhất có độ phân hủy thấp nhất.
-    Đã nghiên cứu xử lý MB, MO và RR195 bằng dung dịch ferrate, hiệu suất xử lý cao trong thời gian ngắn 3-5 phút.
 

*** Sản phẩm cụ thể giao nộp:
- Các bài báo đã công bố:
1.    Thi Thanh Thuy Mai, Thi Van Anh Nguyen, Thi Binh Phan, Truong Giang Le, Ductile Iron: A Low-Cost Optimal Anode Material for Electrochemical Generation of Ferrate(VI), Journal of The Electrochemical Society, 2023 170 083510. (Q1, IF = 3.9)
2.    Thi Thanh Thuy Mai, Thi Van Anh Nguyen, Thi Binh Phan, Effect of anode passivation on ferrate(VI) electro generation using ductile iron anode and application for methylene blue treatment, Journal of Applied Electrochemistry (2024) 54:1783–1794. (Q2, IF = 2.4)
3.    Thi Van Anh Nguyen, Thi Thanh Thuy Mai, Thi Binh Phan, Huu Quang Tran and Minh Quy Bui, Ferrate(VI) green oxidant: electrochemical generation, self-decomposition, and application for reactive red 195 azo dye treatment, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2024; 99: 2454–2463. (Q1, IF = 2.8)
4.    Nguyen Thi Van Anh, Phan Thi Binh, Mai Thi Xuan, Mai Thi Thanh Thuy, The effect of NaOH concentration on ferrate electrosynthesis, Vietnam J.Chem. 2024;62:437–445.(Q3, IF=1.3)
5.    Nguyen Thi Van Anh, Phan Thi Binh, Tran Huu Quang, Nguyen The Duyen, Phan Hoang Yen, Mai Thi Thanh Thuy, Vietnam Journal of Science and Technology (Scopus) (accepted).
6.    Nguyen Thi Van Anh, Mai Thi Thanh Thuy, Phan Thi Binh, Nghiên cứu tính chất điện hóa và quá trình tổng hợp dung dịch ferrat(VI) trên điện cực anot gang xám trong dung dịch kiềm đặc, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam (accepted).
- Các sản phẩm cụ thể:
•    1 Quy trình tổng hợp dung dịch Ferrate(VI) điện hoá theo mẻ, 2 lít/ mẻ, nồng độ Ferrate (VI) 1200 mg/L.
•    01 Thiết bị điều chế Ferrate bằng phương pháp điện hoá quy mô phòng thí nghiệm, công suất: 2 lít/h, tạo ra dung dịch Ferrate (VI) nồng độ 1200 mg/L.
(Đang đặt tại phòng Điện hoá – Viện Hoá học)

Ảnh nổi bật đề tài
1742874351230-thanhthuy1.jpg