Tóm tắt kết quả nghiên cứu khoa học của sinh viên, đề tài: "Nghiên cứu chế tạo màng sợi PVDF/GO bằng phương pháp điện trường quay và đánh giá khả năng hấp phụ ion chì của màng sợi PVDF/GO

Dưới sự hướng dẫn của giảng viên Nguyễn Thị Thu Thủy, nhóm sinh viên thuộc lớp Công nghệ Hóa dầu, K11, trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã nghiên cứu chế tạo màng sợi polyvinyldiene fluoride (PVDF) chứa GO bằng phương pháp điện trường quay (electrospinning)

Sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp, nông nghiệp hiện nay chúng ta đã và đang giúp nền kinh tế phát triển hơn. Nhưng kéo theo đó là tình trạng ô nhiễm môi trường đang ngày càng trầm trọng hơn. Đặc biệt là môi trường nước đang bị ô nhiễm bởi các chất gây ô nhiễm môi trường như kim loại nặng, thuốc trừ sâu các hợp chất hữu cơ… Điều đó ảnh hưởng rất lớn đến động vật, thực vật và con người.

Hấp phụ là một trong những biện pháp hiệu quả nhất trong xử lý nước. Nó có những ưu điểm như dễ thực hiện, không phát sinh chất độc hại trong suốt quá trình xử lý và hơn tất cả là nó có khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm trong nước khi sử dụng những vật liệu hấp phụ phù hợp. Với ưu thế diện tích bề mặt riêng lớn graphene oxide (GO) được xét đến như một vật liệu thay thế tốt cho than hoạt tính hay các vật liệu hấp phụ truyền thống. GO có chứa nhiều các nhóm chức như C-O-C, -OH và -COOH có thể tạo phức với các ion kim loại nên được sử dụng để loại bỏ các ion kim loại nặng.

Dưới sự hướng dẫn của giảng viên Nguyễn Thị Thu Thủy, nhóm sinh viên thuộc lớp Công nghệ Hóa dầu, K11, trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã nghiên cứu chế tạo màng sợi polyvinyldiene fluoride (PVDF) chứa GO bằng phương pháp điện trường quay (electrospinning). Vật liệu hấp phụ PVDF/GO ở dạng màng sợi nên có ưu điểm là dễ dàng thu hồi sau khi sử dụng. Bên cạnh đó, đề tài cũng tiến hành chế tạo màng sợi PVDF/GO có chứa thêm thành phần polyethylene glycol (PEG). Trong đó, PEG là một loại polyme có khả năng hòa tan trong nước. Sau khi chế tạo màng sợi PVDF/GO/PEG, màng này được rửa bằng nước để loại bỏ hết thành phần PEG trên bề mặt sợi với mong muốn là các hạt GO sẽ được lộ ra trên bề mặt sợi PVDF, làm tăng khả năng hấp phụ ion kim loại nặng của màng sợi.

Màng sợi PVDF/GO được chế tạo trên hệ thiết bị điện trường quay tại phòng thí nghiệm của khoa Công nghệ Hóa (hình 1). Điều kiện chế tạo sợi bao gồm: nồng độ dung dịch PVDF 14%, tỉ lệ khối lượng của GO so với PVDF là 2%, tỉ lệ PEG so với PVD F là 5%, tốc độ cấp liệu là 0,1 ml/h, tỉ lệ dung môi DMF/Acetone là 2,5/1, khoảng cách từ đầu kim phun đến bộ thu sản phẩm là 13 cm.

Hình 1: Hệ thiết bị tạo sợi điện trường quay phòng thí nghiệm của khoa Công nghệ Hóa

Kết quả chụp SEM (hình 2) cho thấy phân bố kích thước đường kính sợi trong khoảng rộng. Đường kính sợi PVDF/GO tập trung trong khoảng 3,0 đến 4,2 µm.

Hình 2: Hình thái sợi của màng PVDF/GO

Đánh giá khả năng hấp phụ Pb²⁺ trong dung dịch nước của màng PVDF/GO trong thời gian hấp phụ là 20 phút cho thấy dung lượng hấp phụ của màng tăng theo nồng độ của dung dịch Pb²⁺. Đối với màng PVDF/GO, dung lượng hấp phụ cân bằng của màng đối với các dung dịch có nồng độ 0,5 mg/l; 1,0 mg/l; 5 mg/l; 10 mg/l lần lượt là 0,0034; 0,2143; 2,1762; 1,6765 mg/g.

Như vậy, kết quả nghiên cứu cho thấy màng sợi PVDF/GO có tiềm năng ứng dụng làm vật liệu hấp phụ loại bỏ Pb²⁺ trong dung dịch nước.