Nghiên cứu cố định Zr(IV) trên chất mang thích hợp để tách và làm giàu hợp chất se trong môi trường nước

Nghiên cứu cố định Zr(IV) chất mang thích hợp để tách làm giàu hợp chất Se môi trường nước Nguyễn Thị Kim Thoa Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS chuyên ngành: Hóa Phân tích; Mã số: 60 44 29 Người hướng dẫn: PGS TS Đỗ Quang Trung Năm bảo vệ: 2012 Abstract: Giới thiệu Selen; Các phương pháp phân tích xác định Se; Các phương pháp tách làm giàu hợp chất Se môi trường nước Nghiên cứu điều kiện cố định Zr(IV) nhựa PuroliteC100 nhựa MuromaxB1 Khảo sát khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 nhựa MuromaxB1 cố định Zr(IV) Khảo sát khả giải hấp bước đầu làm giàu xác định lượng vết Se(IV) phương pháp động học - xúc tác trắc quang Keywords: Hợp chất; Mơi trường nước; Hóa phân tích Content MỞ ĐẦU Nước nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá khơng thể thiếu cho sống, đâu có nước có sống.Tuy nhiên, với phát triển xã hội, q trình thị hóa, cơng nghiệp hóa, thâm canh nơng nghiệp ngày phát triển làm ô nhiễm nguồn nước Nhiều nơi, nguồn nước bề mặt, chí nguồn nước ngầm bị ô nhiễm nghiêm trọng, gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng nước, sức khỏe người động vật, làm giảm suất chất lượng trồng Selen nguyên tố phi kim quan tâm nhiều sinh học vừa vi chất dinh dưỡng vừa có tính độc Điều ghi nhận nhiều tự nhiên Selen vi chất dinh dưỡng thể người, có vai trị quan trọng enzyme chống oxi hóa Một số selenprotein điều chỉnh chức tuyến giáp đóng vai trị quan trọng hệ miễn dịch Tuy nhiên lại có tính độc dùng thái quá, bị rối loạn đường tiêu hóa, rụng tóc, bong, tróc móng tay chân, mệt mỏi, kích thích tổn thương thần kinh Nếu nghiêm trọng gây bệnh xơ gan, phù phổi tử vong Do việc phân tích nghiên cứu kiểm sốt nhiễm Selen vấn đề quan trọng Có nhiều phương pháp phân tích sử dụng xác định nồng độ Selen phương pháp phân tích thể tích, phương pháp trọng lượng, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử,…Tuy nhiên Selen mẫu môi trường sinh học thường nồng độ nhỏ mẫu phức tạp cần phải tách làm giàu trước xác định Do tiến hành nghiên cứu cố định Zr(IV) nhựa PuroliteC100 MuromaxB1 nhằm mục đích tách làm giàu hợp chất Selen trước phân tích Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Selen 1.1.1 Dạng tồn Se tự nhiên Selen dạng tinh khiết tinh thể kim loại màu xám màu đen, thường gọi bụi Selen hay Selen nguyên tố Bụi Selen tạo trình tinh chế đồng.Selen nguyên tố khơng tồn mơi trường, thường kết hợp với chất khác.Phần lớn, Selen đất thường kết hợp với khống bạc, đồng, chì niken.Selen kết hợp với oxi tạo thành số tinh thể không màu.Một vài hợp chất Selen tồn trạng thái khí 1.1.2 Vai trị Selen Selen nguyên tố khoáng vi lượng cần thiết để trì sức khỏe cho người với hàm lượng nhỏ Selen kết hợp với protein tạo thành selenoprotein, enzym chống oxy hóa quan trọng Đặc tính chống oxy hóa selenoprotein ngăn chặn phá hủy tế bào làm giảm tần xuất bệnh ung thư tim mạch Một số selenoprotein điều chỉnh chức tuyến giáp đóng vai trị quan trọng hệ miễn dịch 1.1.3 Tình trang nhiễm Selen phương pháp xử lý ô nhiễm Selen mơi trường nước 1.1.3.1 Tình trạng nhiễm Selen Hàm lượng Se tự nhiên phụ thuộc hai yếu tố: môi trường địa chất hoạt động nhân sinh Trong q trình tiến hóa Trái đất, hàm lượng Se tập trung ngày nhiều vỏ thạch thông qua hoạt động phun trào tập trung nhiều thành tạo trầm tích Trong than đá, hàm lượng Se phổ biến 80 ppm Đặc biệt Việt Nam tai vùng Thái Bình, Hải Phòng Quảng Nam hàm lượng tương ứng 2,15; 0,098 0,008 ppm Hàm lượng Se đất, nước mặt nước ngầm xung quanh bãi thải công nghiệp sinh hoạt thường cao so vùng khác Theo Cơ quan bảo vệ môi sinh Hoa Kỳ - USEPA nêu mức độ an toàn hàm lượng Se tối thiểu (LCM) 0.01 mg/l Hoạt động nhân sinh không làm tăng hàm lượng Se đất, mà cịn nước mặt, nước ngầm, trầm tích sông hồ động vật, thực vật khu vực Hàm lượng Se nước mặt thường biến động theo không gian thời gian bổ sung Se thường xun từ khơng khí, nước mưa, nước chảy tràn mặt đất xung quanh, nước thải từ nguồn cấp nước từ xa sông, suối v.v Hoạt động nhân sinh đơi nguồn gây nhiễm Se mơi trường xung quanh Ví dụ, hàm lượng Se trung bình 0,067 mg/l cửa sơng gần nhà máy xử lý chất thải nhà máy lọc dầu khu vực vịnh San Francisco - Mỹ cao so với nguồn nước tự nhiên Kết kiểm tra cho thấy, nhà máy xử lý chất thải lọc dầu nguồn gây nhiễm Se cho hệ thống cửa sông vịnh San Francisco - Mỹ 1.1.3.2 Phương pháp xử lý ô nhiễm Selen - Phương pháp vật lí - Phương pháp hóa học 1.2 Các phương pháp phân tích xác định Se 1.2.1 Phương pháp phân tích khối lượng 1.2.2 Phương pháp phân tích thể tích 1.2.8 Phương pháp vơn – ampe hòa tan 1.3 Các phương pháp tách làm giàu hợp chât Se môi trường nước 1.3.1 Phương pháp chiết lỏng - lỏng 1.3.2 Phương pháp chiết pha rắn 1.4 Ứng dụng hợp chất Zr(IV) xử lý môi trường Các hợp chất Zr hấp phụ tốt hợp chất Asen, Flo, photphat Tuy nhiên giá thành đắt Mặt khác việc thu hồi tái sử dụng vật liệu khó khăn Để khắc phục người ta thường cố định hợp chất Zr(IV) chất mang thích hợp nhựa trao đổi ion, than hoạt tính 1.5 Ứng dụng nhựa trao đổi ion xử lý nước Nhựa trao đổi ion thu có khả hấp phụ mạnh ion kim loại không chuyển tiếp( Zn2+, Cd2+, Pb2+) tương tự kim loại kiềm ( Ca2+, Mg2+) Các mẫu nhựa mang ion kim loại tái sinh dung dịch HCl (0,5- 2M) Chương 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Mục tiêu, nội dung, phương pháp nghiên cứu 2.1.1 Mục tiêu Chế tạo vật liệu hấp phụ cách cố định hợp chất Zr(IV) chất mang thích hợp để tách làm giàu hợp chất Se(IV) lượng vết môi trường nước 2.1.2 Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu luận văn gồm: - Nghiên cứu điều kiện cố định Zr(IV) nhựa PuroliteC100 nhựa MuromaxB1 - Khảo sát khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 nhựa MuromaxB1 cố định Zr(IV) - Khảo sát khả giải hấp bước đầu làm giàu xác định lượng vết Se(IV) phương pháp động học - xúc tác trắc quang 2.1.3 Phương pháp động học - xúc tác trắc quang xác định Selen 2.1.3.1.Nguyên tắc phương pháp động học - xúc tác trắc quang xác định lượng vết Se(IV) 2.1.3.2 Khảo sát lại phương pháp động học xúc tác trắc quang xác định Se Theo Nguyễn Thị Thúy Hằng [1] xây dựng đường chuẩn Se(IV) Được đo bước sóng :=508nm nồng độ chất MO 100mg/l; (NH3Cl)2 5,0x10-2 M; KBrO 5,0x10-3 M; Glixin - HCl có pH = 1,6, thời gian t = phút Chuẩn bị bình định mức dung tích 25ml, đánh số từ - Lần lượt cho vào bình: 5,00ml dung dịch đệm pH = 1,6; sau thêm vào bình thứ tự thuốc thử sau: Bình 1: 3,00ml (NH 3Cl)2 5,0x10-2 M Bình 2: 3,00ml (NH 3Cl)2 5,0x10-2 M; 2,00ml MO 100,0mg/l Bình - 9: 3,50 – 5,00 ml dung dịch Se(IV) 10,0ppm tương ứng với nồng độ Se(IV) thay đổi từ 0,1 – 0,7ppm; 3,00ml (NH3Cl)2 5,0x10-2M; 2,00ml MO100mg/l Cuối thêm vào bình 5,50 ml KBrO3 5,0x10-2M, đinh mức nước cất đến vạch mức, sóc trộn dung dịch Sau phút đem đo độ hấp thụ quang dung dịch  = 508nm, với dung dịch so sánh dung dịch bình Kết thực nghiệm trình bày bảng 2.1 2.2 Hóa chất thiết bị 2.2.1 Hóa chất Các hóa chất cần dùng khơng chứa chất phân tích (pA tương đương) 2.2.2 Thiết bị - Máy đo quang: Novaspec II (Anh) - Máy đo pH: Consort – C803 (Đức) - Cân phân tích số: Satorius 1801 - Và dụng cụ thủy tinh phịng thí nghiệm 2.3 Vật liệu - Chuẩn bị nhựa: Lấy 50g nhựa PuroliteC100 nhựa MuromaxB1 lắc với NaOH 1M (Lượng NaOH gấp lần lượng nhựa) khoảng sau gạn rửa nước cất mơi trường trung tính (khi rửa cho thêm vài giọt axit HCl) Sau lắc tiếp với HCl 1M (lượng HCl gấp lần lượng nhựa) khoảng giờ, gạn rửa nước cất mơi trường trung tính Rồi đem lắc với NH 0,1M giờ, sau gạn rửa nước cất mơi trường trung tính Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát điều kiện cố định Zr(IV) vật liệu 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ [H+] trình chế tạo vật liệu Do vật liệu có chất nên phần nghiên cứu mẫu đại diên nhựa PuroliteC100 Để nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nồng độ ion [H +] đến khả cố định hợp chất Zr(IV) nhựa PuroliteC100 thí nghiệm tiến hành sau: Lấy 0,5g nhựa vào bình nón 250ml Sau thêm 10ml dung dịch Zr(IV) 0,2M vào bình định mức 50ml điều chỉnh nồng độ [H +] cho ta thu dung dịch có nồng độ [H +] bảng 3.1 Đem lắc dung dịch 2h, lấy 40ml dung dịch kết tủa với NH3 nung kết tủa 8000C 2h qe(mg/g) Các kết thực nghiệm biểu diễn bảng 3.1và minh họa hình 3.1 0.57 0.565 0.56 0.555 0.55 0.545 0.54 0.535 0.53 0.525 y = -0.019x + 0.569 R² = 0.981 0.5 Nồng độ 1.5 2.5 (M) H+ Hình 3.1: Ảnh hưởng hưởng nồng độ [H+] đến khả chế tạo vật liệu 3.1.2 Ảnh hưởng nồng độ đầu Zr(IV) đến chế tạo vật liệu Chọn nồng độ [H+] = 0,2M Lấy 0,5g nhựa PuroliteC100 hoạt hóa vào bình nón 250ml Sau thêm thể tích dung dịch Zr(IV) vào bình định mức 50ml điều chỉnh cho ta thu dung dịch có nồng độ Zr(IV)như bảng 3.2 Đem lắc dung dịch 2h, lấy 40ml dung dịch kết tủa với NH3, nung kết tủa 8000C 2h Kết thu thể bảng 3.2: Bảng 3.2: Ảnh hưởng hưởng nồng độ đầu Zr(IV) đến khả chế tạo vật liệu Nồng độ đầu Khối lượng Zr(IV) Khối lượng Khối lượng Zr(IV)cố Zr(IV)( M) ban đầu (mg/g) Zr(IV) lại định nhựa(mg/g) H% (mg/g) 0,01 22,8 16,2 6,55 28,79% 0,05 114 94,0 19,8 17,40% 0,1 228 200 27,8 12,22% 0,15 342 303 38,9 11,36% Sau chọn điều kiện cố định Zr(IV) tiến hành cố định Zr(IV) nhựa PuroliteC100 MuromaxB1 3.1.3 Cố định Zr(IV) nhựa PuroliteC100 MuromaxB1 3.1.4 So sánh khả hấp phụ Se(IV) cácloại vật liệu trước sau cố định Zr(IV) Để so sánh khả hấp phụ Se(IV) vật liệu trước sau cố định Zr(IV) ta tiến hành làm sau: Chuẩn bị 0,5g loại nhựa Purolite C100, A100, Muromax B1, than kí hiệu PC-0, PA-0, MB1-0, AC-0 Đồng thời chuẩn bị 0,5g nhựa PuroliteC100, A100, MuromaxB1 đem lắc với 25ml Zr(IV)0,01M 2h Sau gạn rửa vật liêụ nước cất trung tính Ta thu vật liệu cố định Zr(IV) kí hiệu PC-1, PA-1, MB1-1 Lấy 0,5g loại vật liệu cho vào bình nón đem lắc với 25ml dung dịch Se(IV)10ppm sau 2h gạn lấy dung dịch đem xác định lượng Se(IV) cịn lại, tính tải trọng hấp phụ Kết bảng 3.3 Bảng 3.3: Tải trọng hấp phụ Se(IV) loại vật liệu trước sau cố định Zr(IV) Từ bảng 3.3 ta dựng đồ thị biểu diễn phụ thuộc vật liệu vào tải trọng hấp phụ Se(IV) 0.6 Tải trọng hấp phụ Se(IV) (mg/g) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 PC-0 PC-1 PA-0 PA-1 AC-0 MB1-0 MB1-1 Tên vật liệu Hình 3.2: So sánh khả hấp phụ Se(IV) loại vật liệu trước sau cố định Zr(IV) Nhìn vào đồ thị 3.2 ta thấy nhựa PuroliteC100 MuromaxB1 sau cố định Zr(IV) tải trọng hấp phụ tăng lên rõ rệt (khả hấp phụ Se(IV) tăng), cịn nhựa PuroliteA100 tăng khơng nhiều so với trước sau cố định Zr(IV) Nhìn vào tải trọng hấp phụ vật liệu trước sau cố định Zr(IV) chọn nhựa PuroliteC100 MuromaxB1cố định Zr(IV) để khảo sát thí nghiệm 3.2 Khảo sát khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 MuromaxB1đã cố định Zr(IV) 3.2.1 Khảo sát khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) 3.2.1.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Để nghiên cứu ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) ta tiến hành sau: Lấy 2,5 ml dung dịch Se(IV) 100ppm vào bình định mức 25ml, điều chỉnh pH 2; 4; 6; 8; 10 dung dịch HCl NaOH cho thu dung dịch Se(IV) nồng độ 10ppm Cho dung dịch vào bình nón chứa 0,5gnhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Đem lắc 2h, sau hút 2,5ml dung dịch đo quang ta xác định lượng Se(IV)còn lại Kết trình bày hình 3.3: 0.340 Tải trọng hấp phụ Se (mg/g) 0.330 0.320 0.310 0.300 0.290 0.280 0.270 0.260 pH 10 Hình 3.3: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Từ bảng 3.4 hình 3.3 pH = tải trọng hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 đạt cực đại, ion OH- tạo lực đẩy tĩnh điện ion SeO32- nhóm chức OH - Do đặc tính vật liệu mà nhựa PuroliteC100cố định Zr(IV) có khả hấp phụ Se(IV) cao vùng axít yếu 3.2.1.2 Ảnh hưởng thời gian cân đến khả hấp phụ Se(IV) nhựaPuroliteC100 cố định Zr(IV) Để nghiên cứu ảnh hưởng thời gian cân đến khả hấp phụ Se(IV) củanhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) ta tiến hành sau: Lấy bình nón 250 ml, hút 100ml dung dịch Se(IV) 14,5 ppm vào bình nón Điều chỉnh dung dịch có pH = dung dịch NaOH HCl Sau lấy dung dịch cho vào bình chứa 0,5g vật liệu Tiếp tục đem lắc thời gian tương ứng 30; 60; 90; 120; 150; 180; 210; 240 phút Sau hút 2,5ml dung dịch đo quang ta xác định lượng Se(IV) lại Kết thể bảng 3.5 hình 3.4 Bảng 3.5: Kết khảo sát thời gian cân hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Thờigian (phút) Co( ppm) Ce(ppm) qe (mg/g) 30 14,5 2,270 2,446 60 14,5 2,066 2,487 90 14,5 1,786 2,543 120 14,5 1,505 2,599 150 14,5 1,378 2,624 180 14,5 1,276 2,645 210 14,5 1,250 2,650 240 14,5 1,224 2,655 270 14,5 1,250 2,650 Từ kết bảng 3.5 ta dựng đồ thị biểu diễn phụ thuộc tải trọng hấp phụ Se(IV) Tải trọng hấp phụ Se(IV) (mg/g) vào thời gian hình 3.4 2.700 2.650 2.600 2.550 2.500 2.450 2.400 100 200 Thời gian (phút) 300 Hình 3.4: Ảnh hưởng thời gian cân đến khả hấp phụ Se(IV)của nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Nhận xét: Từ số liệu bảng 3.5 hình 3.4 thời gian tăng dần từ 30 phút đến 180 phút tải trọng hấp phụ Se(IV) tăng theo Sau 3h, vật liệu đạt cân hấp phụ 3.2.1.3 Ảnh hưởng nồng độ đầu Se(IV) đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Để khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu Se(IV) đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) ta tiến hành sau: Lâý 0,5g nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) lắc với 25ml dung dịch Se(IV) có nồng độ ban đầu (Co) khác từ 10-500ppm sau 2h xác định nồng độ Se(IV) cịn lại (Ce), từ tính tải trọng hấp phụ Se(IV) vật liệu (qe) Kết thể bảng 3.6: Bảng 3.6: Ảnh hưởng nồng độ đầu Se(IV) đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) STT Co(ppm) Ce(ppm) qe (mg/g) Ce/qe 10 2,551 0,372 6,849 50 13,138 1,843 7,128 100 33,163 3,342 9,924 150 55,589 4,721 11,776 250 116,390 6,680 17,422 300 148,492 7,575 19,602 350 184,613 8,269 22,325 400 214,286 9,286 23,077 450 265,248 9,238 28,714 10 500 307,717 9,614 32,007 Từ bảng số liệu 3.6, ta dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt vật liệu hấp phụ hình 3.5 Đường biểu diễn phụ thuộc nồng độ Se(IV) thời điểm cân (Ce) với tải trọng hấp phụ (qe) tương ứng Hình 3.5: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Để khảo sát trình hấp phụ có phù hợp với mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir hay không, tiến hành xây dựng đường phụ thuộc Ce với Ce/qe Phương trình Langmuir có dạng: 𝐶𝑒 𝐶𝑒 = + 𝑞𝑒 𝐾 𝑞 𝑚𝑎𝑥 𝑞 𝑚𝑎𝑥 Trong đó: K: Là số hấp phụ Langmuir Ce : Nồng độ Se(IV) lại đạt tới trạng thái cân (mg/l) qmax : Tải trọng hấp phụ cực đại (mg/g) 35 y = 0.081x + 6.934 R² = 0.994 30 25 Ce/qe 20 15 10 0 50 100 150 200 Ce(ppm) 250 300 350 Hình 3.6: Đồ thị xác định hệ số phương trình langmuircủa nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Dựa vào đồ thị ta có tải trọng hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) 𝑞 𝑚𝑎𝑥 = = 12,34(𝑚𝑔/𝑔) 0,081 Tính tốn theo phương trình Langmuir, tải trọng hấp phụ cực đại Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) 12,34mg/g Qua kết trình bày cho thấy tải trọng hấp phụ vật liệu lớn, thời gian đạt cân hấp phụ 3giờ 3.2.1.4 Ảnh hưởng ion cản đến khả hấp phụ Se(IV) củanhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Để xem xét khả ứng dụng vật liệu thực tế, tiến hành khảo sát ảnh hưởng số ion đến khả hấp phụ Se(IV) trênnhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Các ion lựa chọn khảo sát gồm: Cu2+, Mn2+, Mg2+, F-, CO32-, SO42-, PO 43- Tiến hành thí nghiệm: Lắc 0,5g nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) với 50ml dung dịch Se(IV) 10ppm, có nồng độ ion thay đổi Sau 2h, xác định nồng độ Se(IV) lại dung dịch, từ tính hiệu suất hấp phụ Se(IV) vật liệu có khơng có ion ảnh hưởng Các kết trình bày bảng 3.7: Bảng 3.7: Kết ảnh hưởng ion cản đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Nồng độ ion CoSe(IV)(ppm Ce(ppm) qe (mg/g) H% Ion ảnh hưởng ả/h (ppm) Mẫu so sánh ) 10 2,347 0,765 100 Cu2+ 100 10 3,603 0,640 83,7 Mn2+ 100 10 4,560 0,544 71,1 Mg2+ 100 10 3,348 0,665 86,9 CO32- 50 10 3,858 0,614 80,3 100 10 5,772 0,423 55,3 50 10 4,241 0,576 75,3 100 10 5,421 0,458 60 50 10 4,209 0,579 75,7 100 10 5,325 0,467 61 50 10 2,838 0,716 93,6 100 10 3,827 0,617 80,7 (SO4)2(PO4)3F- PuroliteC100 đãcố định Zr(IV) giảm, anion F- nồng độ 50ppm có ảnh hưởng nhất, cịn anion CO32- nồng độ 100ppm ảnh hưởng nhiều Có thể khả hấp phụ Se(IV) vật liệu giảm mạnh có mặt ion PO43-, tức có hấp phụ cạnh tranh Se PO43- Sự cạnh tranh giải thích tính chất hóa học giống hợp chất Selen photpho dung dịch, đặc biệt cấu trúc hóa học, số ion hóa giá trị pKa 3.2.2 Khảo sát khả hấp phụ Se(IV) nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) 3.2.2.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) Để nghiên cứu ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV)ta tiến hành sau: Lấy 2,5 ml dung dịch Se(IV) 100ppm vào bình định mức 25ml, điều chỉnh pH 2; 4; 6; 8; 10 dung dịch HCl NaOH cho thu dung dịch Se(IV) nồng độ 10ppm Cho dung dịch vào bình nón chứa 0,5g nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) Đem lắc 2h, sau hút 2,5 ml dung dịch đo quang ta xác định lượng Se(IV)còn lại Tải trọng hấp phụ Se(IV)(mg/g) 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 pH 10 Hình 3.7: Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) 3.2.2.2 Ảnh hưởng thời gian cân đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) Để nghiên cứu ảnh hưởng thời gian cân đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV)ta tiến hành làm sau: Lâý 0,5g vật liệu vào bình nón 250ml Sau thêm 100ml dung dịch Se(IV) 10ppm vào bình nón 250ml điều chỉnh pH = dung dịch NaOH HCl Đem lắc 30; 60; 90; 120; 150; 180; 210; 240; 270; 300 phút Xác định lượng Se(IV) lại sau hấp phụ, kết Từ số liệu bảng ta dựng đồ thị biểu diễn phụ thuộc thời gian vào tải trọng hấp phụ hình 3.8 Tải trọng hấp phụ Se(IV)(mg/g) 1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 50 100 150 200 Thời gian(ph) 250 300 350 Hình 3.8: Ảnh hưởng thời gian cân đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) Từ số liệu bảng 3.9 hình 3.8 thời gian tăng tải trọng hấp phụ Se(IV) tăng theo Sau 4h, vật liệu đạt cân hấp phụ Se(IV) 3.2.2.3 Ảnh hưởng nồng độ đầu Se(IV) đến khả hấp phụ Se(IV) trênnhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) Để khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu Se(IV) đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) ta tiến hành sau: Lâý 0,5g nhựa MuromaxB1 cố định Zr(IV) lắc với 25ml dung dịch Se(IV) có nồng độ ban đầu (Co) khác từ 10-500ppm, sau 2h xác định nồng độ Se(IV) lại (Ce), từ tính tải trọng hấp phụ Se(IV) vật liệu (qe) Kết thể bảng 3.10 Bảng 3.10: Ảnh hưởng nồng độ đầu Se(IV) đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) STT Co(ppm) Ce(ppm) qe (mg/g) Ce/qe 10 4,665 0,267 17,492 50 25,000 1,250 20,000 100 55,018 2,249 24,462 150 88,044 0,098 28,421 200 122,359 3,882 31,519 250 158,451 4,577 34,615 300 198,374 5,081 39,040 350 337,832 5,608 42,407 400 276,408 6,180 44,729 10 450 321,303 6,435 49,932 11 500 371,919 6,404 58,076 Để khảo sát trình hấp phụ có phù hợp với mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir hay không, tiến hành xây dựng đường phụ thuộc Ce với Ce/qe Phương trình Langmuir 70.00 y = 0.103x + 18.10 R² = 0.992 60.00 Ce/qe 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00 Ce(ppm) Hình 3.10: Đồ thị xác định hệ số phương trình langmuir nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) 𝑞 𝑚𝑎𝑥 = = 9,7(𝑚𝑔/𝑔) 0,103 Qua đồ thị hình 3.9 hình 3.10 cho thấy, mơ hình hấp phụ Se(IV) nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) phù hợp với phương trình Langmuir (hệ số tương quan R2 phương trình hồi quy tuyến tính đạt 0,992) Tính tốn theo phương trình Langmuir, tải trọng hấp phụ cực đại Se(IV) nhựa MuromaxB1 cố định Zr(IV)là 9,7mg/g Qua kết trình bày cho thấy tải trọng hấp phụ Se(IV) vật liệu lớn, thời gian đạt cân hấp phụ nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) 3.2.2.4 Ảnh hưởng ion cản đến khả hấp phụ Se(IV) trênnhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) Để xem xét khả ứng dụng vật liệu thực tế, tiến hành khảo sát ảnh hưởng số ion đến khả hấp phụ Se(IV) trênnhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) Các ion lựa chọn khảo sát gồm: Cu2+, Mn2+, Mg2+, F-, CO32-, SO42-, PO 43- Tiến hành thí nghiệm: Lắc 0,5g nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) với 50ml dung dịch Se(IV) 10ppm, có nồng độ ion thay đổi Sau 2h, xác định nồng độ Se(IV) cịn lại dung dịch, từ tính hiệu suất hấp phụ Se(IV) vật liệu có ion ảnh hưởng khơng có ion ảnh hưởng Các kết thể bảng 3.11 Bảng 3.11: Ảnh hưởng ion đến khả hấp phụ Se(IV) củanhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) Nồng độ ion ảnh CoSe(ppm) Ion ảnhhưởng Ce(ppm) qe(mg/g) H% 10 6,558 0,344 100 hưởng (ppm) Mẫu so sánh Cu2+ 100 10 7,174 0,283 82,3 Mn2+ 100 10 8,319 0,168 48,8 Mg2+ 100 10 7,879 0,212 61,6 CO32- 50 10 7,042 0,296 86 100 10 9,419 0,058 16,7 50 10 6,822 0,318 92,4 100 10 8,935 0,107 31,1 50 10 8,099 0,190 55,2 100 10 9,640 0,036 10,5 50 10 6,954 0,305 88,7 100 10 7,526 0,247 71,8 (SO4)2(PO4)3F- Nhận xét: Kết bảng 3.11 cho thấy, cation kim lại có ảnh hưởng đáng kể đến khả hấp phụ Se(IV) vật liệu, ion Mn2+ có ảnh hưởng nhiều Còn anion nồng độ tăng hiệu suất hấp phụ Se(IV) nhựa MuromaxB1 đãcố định Zr(IV) giảm, anion (SO4)2- nồng độ 50ppm có ảnh hưởng nhất, cịn anion CO3 2- nồng độ 100ppm ảnh hưởng nhiều 3.3 Khảo sát khả giải hấp nhựaPuroliteC100 MuromaxB1đã cố định Zr(IV) 3.3.1 Ảnh hưởng loại hóa chất đến khả giải hấp Se(IV)của nhựa PuroliteC100đã cố định Zr(IV) Để đánh giá khả giải hấp loại hóa chất khỏi củanhựa PuroliteC100đã cố định Zr(IV) tiến hành thí nghiệm sau: Lấy bình nón 250ml bình 0,5g nhựa PuroliteC100đã cố định Zr(IV) đem lắc với 50ml dung dịch Se(IV) 100ppm, sau 2h gạn rửa nước cất nhiều lần trung tính Sau lấy 0,5g vật liệu lắc 50ml dung dịch dung dịch NaOH 0,5M, HCl1M, NaCl1M 2h Lấy dung dịch lại trung hòa rồi, xác định lượng Se(IV) bị rửa giải Thí nghiệm lặp lại lần ta thu kết bảng 3.12 Bảng 3.12: Khảo sát khả giải hấp Se(IV) khỏi nhựa PuroliteC100đã cố định Zr(IV) Dung dịch rửa Số lần rửa giải Co(ppm) Ce(ppm) H% giải NaOH 43,367 43,367% 100 1,291 1,291% Lần 100 0,558 0,558% Lần 100 4,974 4,974% Lần 100 1,977 1,977% Lần 100 1,892 1,892% Lần 100 11,352 11,352% Lần 100 0,982 0,982% Lần NaCl 100 Lần HCl Lần 100 0,255 0,255% Nhận xét: Nhìn vào bảng 3.12 ta thấy dung dịch NaOH có khả giải hấp tốt nhất, mơi trường bazơ hiệu suất cao hơn, mơi trường trung tính axít hiệu suất rửa giải thấp Se(IV) liên kết bền với Zr(IV) Điều chứng tỏ 3.3.2 Ảnh hưởng loại hóa chất đến khả giải hấp Se(IV) nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) Để đánh giá khả giải hấp nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV)chúng tiến hành thí nghiệm sau: Lấy bình nón 250ml bình 0,5g nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) đem lắc với 50ml dung dịch Se(IV) 100ppm, sau 2h đo quang xác định lượng Se(IV) cịn lại, từ xác định lượng Se(IV) cố định lên vật liệu Đối với nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) sau lắc với 50ml Se(IV) 100ppm, đem gạn rửa nước cất nhiều lần trung tính Sau lấy 0,5g vật liệu đem lắc 50ml dung dịch NaOH 0,5M, HCl 1M, 50ml NaCl1M 2h Lấy dung dịch lại trung hòa để xác định lượng Se(IV) bị rửa giải Thí nghiệm lặp lại lần ta thu kết quả: Bảng 3.13 : Ảnh hưởng loại hóa chất đến khả giải hấp Se(IV) khỏi nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) Dung dịch rửa giải Số lần rửa giải Co(ppm) Ce(ppm) H% NaOH 75,7 75,7% 100 1,87 1,87% Lần 100 0,53 0,53% Lần 100 0,57 0,57% Lần 100 0,484 0,484% Lần 100 0,690 0,690% Lần 100 0,523 0,523% Lần NaCl 100 Lần HCl Lần 100 0,297 0,297% Nhận xét: Nhìn vào bảng 3.10 tương tự khảo sát nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) ta thấy dung dịch NaOH có khả giải hấp tốt nhất, mơi trường bazơ hiệu xuất rửa giải cao nhất, mơi trường trung tính axít hiệu suất rửa giải thấp Se(IV) liên kết bền với Zr(IV), điều chứng tỏ hiệu suất thấp tức liên kết Se(IV) Zr(IV) bền, chọn dung dịch NaOH để giải hấp Se(IV) khỏi vật liệu 3.3 Khảo sát khả hấp phụ động Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Do vật liệu có chất giống phần khảo sát loại vật liệu đại diện Cho dung dịch Se(IV) có nồng độ 2ppm chạy qua cột có chứa 10ml nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) với tốc độ dòng 0,1ml/phút Lần lượt lấy 10ml mẫu, xác định nồng độ Se(IV) đầu xây dựng đồ thị nồng độ Se(IV) đầu thể tích dung dịch chạy qua cột ta thu kết quả: Cột đạt cân sau cho 350ml Se(IV) 2ppm chạy qua cột Từ ta thấy 10g vật liệu xử lý 350ml nước có chứa Se(IV) 2ppm 3.4 Đánhgiá khả làm giàu xác định lượng vết Se(IV) củanhựaPuroliteC100 MuromaxB1đã cố định Zr(IV) 3.4.1 Đánh giá khả làm giàu xác định lượng vết Se(IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Hệ số làm giàu thông số để đánh giá khả xác định lượng vết Se(IV) vật liệu Để xác định hệ số làm giàu tiến hành: Chuẩn bị 500ml dung dịch Se(IV) nồng độ 100ppb qua cột nhồi 0,5g nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) với tốc độ 1,5ml/phút Sau chạy hết Se(IV) cho chạy qua 100ml nước cất Sau cho chạy lần dung dịch NaOH 1M, lần lấy 5ml Cuối đem chạy cột 5ml nước cất Trộn mẫu thu lại, lấy 6ml dung dịch đem đo quang xác định nồng độ Se(IV) rửa giải Kết thu được: Nồng độ Se rửa giải là: 1,49ppm Hệ số làm giàu 25 lần Hiệu suất làm giàu: H% = Ce Ve 1,49 ∙ 0,025 ∙ 100% = ∙ 100% = 74,7% Co Vo 0,1 ∙ 0,5 Như ta thấy chất phân tích làm giàu đáng kể, với hệ số làm giàu 25 lần Nồng độ Se(IV) rửa giải 1,49 hiệu suất đạt 74,7% 3.4.2 Đánh gíá khả làm giàu xác định lượng vết Se(IV) nhựaMuromaxB1đã cố định Zr(IV) Chuẩn bị 500ml dung dịch Se(IV) nồng độ 100ppb chạy qua cột nhồi 0,5g nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV)với tốc độ 1,5ml/phút Sau chạy hết Se(IV) 100ppb cho chạy qua 100ml nước cất Sau cho chạy lần dung dịch NaOH 1M, lần lấy 5ml Cuối đem chạy cột 5ml nước cất Trộn mẫu thu lại, lấy 4ml dung dịch đemđi đo quang xác định nồng độ Se(IV) rửa giải Kết thu được: Bảng 3.15: Kết đánh giá khả làm giàu xác định lượng vết Se(IV) nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) Nồng độ Se(IV) rửa giải là: 0,97 ppm Hệ số làm giàu 25 lần Hiệu suất làm giàu : H% = Ce Ve 0,97 ∙ 0,025 ∙ 100% = ∙ 100% = 48,5% Co Vo 0,1 ∙ 0,5 Như ta thấy chất phân tích làm giàu đáng kể, với hệ số làm giàu 25 lần nồng độ Se(IV) rửa giải nhựa MuromaxB1đã cố định Zr(IV) 0,97ppm Kết Luận Trong thời gian thực luận văn thu số kết sau: +) Đã nghiên cứu điều kiện cố đinh Zr(IV) vật liệu  Chọn điều kiện cố định Zr(IV) tốt vật liệu nồng độ H + nồng độ Zr(IV) 0,2M 0,01M  Xác định tải trọng hấp phụ Se(IV) loại vật liệu trước sau cố định Zr(IV) Từ lựa chọn nhựa PuroliteC100 MuromaxB1đã cố định Zr(IV) để tiến hành khảo sát +)Khảo sát khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 MuromaxB1đã cố định Zr(IV)kết thu được:  Đối với nhựaPuroliteC100đã cố định Zr(IV) pH = sau 3h đạt cân hấp phụ Se(IV) Khi khảo sátảnh hưởng nồng độ đầu Se(IV) đến khả hấp phụ Se(IV) vật liệu, tìm qmax = 12,34 mg/g  Đối với nhựaMuromaxB1đã cố định Zr(IV) pH = sau 4h đạt cân hấp phụ Se(IV) Khi khảo sátảnh hưởng nồng độ đầu Se(IV) đến khả hấp phụ Se(IV) vật liệu, tìm qmax = 9,7mg/g  Đãkhảo sát ảnh hưởng số ion cản đến khả hấp phụ Se(IV) nhựa PuroliteC100 MuromaxB1đã cố định Zr(IV)  Khảo ảnh hưởng NaOH; HCl; NaCl đến khả giải hấp Se(IV) khỏi vật liệu thu NaOH có khả giải hấp tốt  Khảo sát khả hấp phụ động nhựa PuroliteC100đã cố định Zr(IV) +)Đánh giá khả làm giàu xác định lượng vết Se(IV) phương pháp động học – xúc tác trắc quang: Thu hệ số làm giàu 25 lần, hiệu suất làm giàu đạt 74,7% nhựa PuroliteC100đã cố định Zr(IV)và 48,5% đối vớinhựa MuromaxB1 Các kết nghiên cứu cho thấy nhựaPuroliteC100 nhựaMuromaxB1 sau cố định Zr(IV) có ứng dụng thực tiễn cao xử lý Se(IV) môi trường nước Trong thời gian tới bước triển khai mở rộng chế tạo vật liệu để phục vụ cho nhu cầu người dân References Tiếng Việt Nguyễn Thị Thúy Hằng (2010), Phân tích dạng Se(IV), Se(VI) vơ mẫu nước ngầm thực phẩm phương pháp động học – xúc tác trắc quang, luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học khoa học tự nhiên-ĐHQG Hà Nôi Nguyễn Ngọc Khánh(2010), Nghiên cứu xử lý hợp chất asen photphat nguồn nước ô nhiễm với than hoạt tính cố định Zr(IV), luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học khoa học tự nhiên, ĐHQG Hà Nội Lê Minh Đức(2010), Kỹ thuật xúc tác, Hóa học Cơng nghiệp, Trường Đại học bách khoa Đà Nẵng Nguyễn Thị Phương Thảo, Phạm Thúy Nga (2005), "Xác định As, Se mẫu máu, nước tiểu phương pháp hấp thụ nguyên tử sử dụng kỹ thuật hidrua hóa (AAS – HVG)”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, tập 10( 3), tr 39 - 40 Quách Đức Tín, Nguyễn Thị Xuân, Phạm Thị Nhung Lý, Nguyễn Thị Thủy, Mai Trọng Nhuận (2008), Địa hóa nguyên tố Se mối liên quan với sức khỏe Từ Vọng Nghi,(1990), số phương pháp phân tích điện hóa đại, Đại học khoa học tự nhiên-ĐHQG Hà Nôi Tiếng Anh Asem A Atia, Ahmed M Donia, Khalid Z Elwakeel (2004), “Adsorption behaviour of nontransition metal ions on a synthetic chelating resin bearing iminoacetate functions”, Separation and Purification Technology 43 ,43–48 Biplob Kumar Biswas, Jun-ichi Inoue, Katsutoshi Inoue, Kedar Nath Ghimire, Hiroyuki Harada, Keisuke Ohto, Hidetaka Kawakita (2008), “Adsorptive removal of As(V) and As(III) from water by a Zr(IV)-loaded orange waste gel”, Journal of Hazardous Materials 154 ,1066–1074 Cutter G.A., (1989), “The estuarine behavior of selenium in San Francisco Bay”,Estuarine, Coastal Shelf Sci., 28/1 : 13-34 10 K.JohanssonU Örnemark, Å Olin, “Soid-phase extracction procedure for the determination of selenium by capillary gas chromattography”, Department of analytical chemistry, university of uppsala, P.O.Box 531, S-751 21 uppsala Sweden 11 Mc.Dowell L.R., Conrad J.H., Ellis G.L., Looski J.K., (1983) “Mineral for grazing ruminants in tropical regions”.Gainesville, Univ Florida 86 pp 12 M.Tuzen a, K.O.Saygia, M.Soylakb (2008), “coprecipitation graphite furnace atomic absorption Spectrometric determination”, Talanta, 74(56), pp 744 - 746 13 M.S Dzul Erosaa, W.H Höllb,* J Horstc (2009), “Sorption of selenium species onto weakly basic anion exchangers”,Reactive & Functional Polymers 69, 576–585 14 Lucas Moore, Ph.D, Amir Mahmoudkhani (2011),Methods for Removing Selenium from Aqueous Systems,Proceedings Tailings and Mine Waste 2011 Vancouver, BC, November to 15 Norooz Maleki, Afsaneh Safevi, Mohammad Mahdi Doroodmand (2005), “Determination of selenium in water and soil by hydride generation atomic absorption spectrometry using solid reagents”, Talanta, 66, pp 858 - 862 16 Ondrej Hegedűs, Alžbeta Hegedűsová, Silvia Šimková, Vladimír Pavlík, Klaudia Jomova, (2008), “ Evaluation of the ET – AAS and HG – AAS methods of selenium determination in vegetables”, Journal of biochemical and biophysical methods, volume 70, issue 6, pp 1287 – 1291 17 RezaMilani Hosseeini, Yayghub Asadi Araz Bidari, Payam Hemmatkhanh, Sanaz Jaforvand, Mohammad(2008), “Selenium analysis in water samples by dispersive liquid liquid microextraction based on piazselenol formation and GC–ECD”, Microchimica Acta, Voleme 163, issue 3-4, pp243-249 18 Ulusoy Halil Ibrahim (2010), The Investigation of a Novel Indicator System for Trace Determination and Speciation of Selenium in Natural Water Samples by Kinetics pectrophotometric detection,Talanta,vol.31, no7, pp.1907-1914, ISSN: 0253-2964 19 Tatineni Balaji *, T.Yokoyama, Hideyuki Matsunaga * (2005), “Adsorption and removal of As(V) and As(III) using Zr-loaded lysine diacetic acid chelating resin”, hemosphere 59 ,1169–1174 20 Vimlesh Chand, Surendra Prasad (2009), “Trace determination anh chemical speciation of selenium in environmental water samples using catalytic kinetic spectrophotometric method”, Jounal of Hazardous Materials 165, 780-788  ... chất Zr(IV) chất mang thích hợp để tách làm giàu hợp chất Se( IV) lượng vết môi trường nước 2.1.2 Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu luận văn gồm: - Nghiên cứu điều kiện cố định Zr(IV) nhựa PuroliteC100... tách làm giàu trước xác định Do tiến hành nghiên cứu cố định Zr(IV) nhựa PuroliteC100 MuromaxB1 nhằm mục đích tách làm giàu hợp chất Selen trước phân tích Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Selen... MuromaxB1đã cố định Zr(IV) 3.2.1 Khảo sát khả hấp phụ Se( IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) 3.2.1.1 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Se( IV) nhựa PuroliteC100 cố định Zr(IV) Để nghiên cứu ảnh hưởng