Trong những năm gần đây, với sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp đã gây ra ảnh hưởng đặc biệt nghiêm trọng đến môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước. Một trong những lý do dẫn đến vấn đề này là sự phát triển của ngành công nghiệp nhuộm đã thải một lượng lớn phẩm nhuộm ra ngoài môi trường mà chưa qua giai đoạn xử lý thích hợp. Phần tồn dư của những phẩm nhuộm này không chỉ gây ra tác hại lớn đến nguồn nước mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Malachite green (MG) là một hợp chất hữu cơ có dạng tinh thể màu xanh lá, tan tốt trong nước và có công thức phân tử là C23H25N2Cl. MG được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nhuộm và trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản như một chất kháng khuẩn hiệu quả (Culp & Beland, 1996). Tuy nhiên, một lượng lớn MG tồn dư trong nước sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn nước và có khả năng gây ung thư đối với con người. Vì vậy, việc xử lý MG còn tồn dư trong nước là một vấn đề cấp thiết cần được tiến hành. Trên thực tế có rất nhiều phương pháp được áp dụng để xử lý MG có trong nước thải như sử dụng màng lọc (Xu et al., 2018) hay phương pháp keo tụ (Golob et al., 2005), nhưng những phương pháp này đều không đạt được hiệu quả cũng như chi phí thực hiện đắt đỏ. Bên cạnh đó, phương pháp hấp phụ là một trong những phương pháp được áp dụng rộng rãi. Đã có nhiều nghiên cứu áp dụng phương pháp hấp phụ và cho thấy phương pháp này có thể tiến hành trong điều kiện đơn giản, dễ thực hiện, đồng thời có thể thu hồi và tái sử dụng. Tuy nhiên, phương pháp hấp phụ có nhược điểm là nó chỉ có thể hấp phụ MG vào trong các lỗ xốp của vật liệu hấp phụ mà không hoàn toàn phân hủy chất nhuộm bền trong nước thải này. Chính vì vậy, nhiều nghiên cứu đã tiến hành khảo sát các khả năng phân hủy MG trong nước thải. Có nhiều vật liệu đã được áp dụng như xử lý hoặc xúc tác xử lý loại hợp chất này ví dụ như vật liệu nano sắt (Wu et al., 2015), vật liệu nano oxide kim loại ZnO (Saikia et al., 2015) và TiO2 (Ma et al., 2018). Mặc dù vậy nhưng những loại vật liệu này vẫn chưa đạt được hiệu quả triệt để khi xử lý MG. Chính vì thế nên việc tìm ra một loại vật liệu có thể xử lý MG trong nước thải với hiệu suất cao là cấp thiết .
Trong những năm gần đây, nhóm vật liệu khung hữu cơ kim loại (metal organic frameworks – MOFs) đang phát triển nhanh chóng với những tiềm năng trong việc hấp phụ và xúc tác. Là một phân lớp trong nhóm vật liệu MOFs, vật liệu ZIFs (zeolitic imidazole frameworks) cũng được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi với sự xuất hiện của các tâm kim loại mới và các đặc tính nổi trội như diện tích bề mặt lớn, độ bền nhiệt và độ bền hóa học cao. Nhóm vật liệu này đã có những phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực xúc tác với hoạt tính xúc tác cao. Đã có nhiều nghiên cứu tổng hợp vật liệu lưỡng kim bằng cách pha tạp thêm ion kim loại khác vào khung vật liệu ban đầu, kết quả cho thấy những vật liệu pha tạp này có hoạt tính xúc tác tăng đáng kể so với vật liệu ZIFs thông thường (Budi et al., 2021). Một nghiên cứu khác cũng chứng tỏ hoạt tính xúc tác nổi trội của vật liệu khi pha tạp thêm ion kim loại khác, cụ thể là vật iệu Ag/ZnCo-ZIFs đã được tổng hợp thành công và thể hiện hoạt tính xúc tác hiệu quả trong xử lý CR và MG với hiệu suất lần lượt là 94% và 98% (Dang et al., 2020). Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu nhận thấy vật liệu Cu/ZIF-67 với sự có mặt của hai tâm ion kim loại là đồng và cobalt có thể làm tăng hoạt tính xúc tác của vật liệu. Ma và nhóm nghiên cứu đã tổng hợp thành công vật liệu Cu/ZIF-67 bằng phương pháp nhiệt dung môi, cụ thể hỗn hợp hai muối kim loại và ligand sẽ được khuấy trong dung môi ở 80°C trong 8 giờ, tiếp đó sẽ được để lắng trong 24 giờ để hình thành tinh thể và rửa lại nhiều lần để loại bỏ tạp chất, sau cùng sẽ được sấy ở 70°C để thu được vật liệu Cu/ZIF-67 (Ma et al., 2015). Cũng đã có nghiên cứu tổng hợp thành công và khảo sát ảnh hưởng của vật liệu khung lưỡng kim Cu/ZIF- 67 trong xúc tác xử lý methyl da cam và đạt được hiệu quả cao (Yang et al., 2012).
Có thể thấy, vật liệu khung lưỡng kim đã thể hiện những ưu điểm nổi trội trong lĩnh vực xúc tác dựa vào các nghiên cứu trước đó. Tuy nhiên, những vật liệu này yêu cầu quy trình tổng hợp khá phức tạp và tiêu tốn nhiều thời gian cũng như năng lượng hơn so với vật liệu ZIFs thông thường. Vì lẽ đó, nhóm nghiên cứu mong muốn tìm ra một phương pháp tổng hợp đơn giản hơn cho vật liệu Cu/ZIF-67 bằng cách sử dụng sóng siêu âm và đồng thời khảo sát hoạt tính xúc tác của vật liệu này trong xử lý chất hữu cơ bền được sử dụng rộng rãi là MG với sự hiện diện của H2O2. |