Nghiên cứu chế tạo giấy chỉ thị màu xác định phenol trong nước thải công nghiệp bằng phương in phun p3

60 CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3 1 Kết quả phân tích đặc trƣng của COS và nCTS đã đƣợc điều chế 3 1 1 Phân tích sắc kí gel thẩm thấu (GPC) Kết quả phân tích GPC của CTS, COS và nCTS đƣợc trình ày trong Bảng 3 1, Hình 3 1 và Phụ lục 1 1 1 3 Khối lƣợng phân tử khối và hệ số phân tán đƣợc giảm dần từ CTS đến COS và nCTS ởi vì COS có mạch ngắn hơn CTS còn nCTS chỉ có kích thƣớc hạt nano Ngoài ra, khả n ng hòa tan trong nƣớc t ng khi chỉ số đa phân tán cũng giảm dần Kết quả cho thấy CTS hoàn toàn k.

CHƢƠNG 3.1 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết phân tích đặc trƣng COS nCTS đƣợc điều chế 3.1.1 Phân tích sắc kí gel thẩm thấu (GPC) Kết phân tích GPC CTS, COS nCTS đƣợc trình ày Bảng 3.1, Hình 3.1 Phụ lục 1.1-1.3 Khối lƣợng phân tử khối hệ số phân tán đƣợc giảm dần từ CTS đến COS nCTS ởi COS có mạch ngắn CTS cịn nCTS có kích thƣớc hạt nano Ngồi ra, khả n ng hòa tan nƣớc t ng số đa phân tán giảm dần Kết cho thấy CTS hồn tồn khơng tan nƣớc, COS tan tốt, nCTS tan hồn tồn nƣớc Bảng 3.1 Kết phân tích GPC CTS, COS nCTS Giá trị phân tử lƣợng trung bình CTS (Da) COS (Da) nCTS (Da) 652 396 356 Khối lƣợng phân tử trung ình khối 10000 608 426 Khối lƣợng phân tử trung ình nhớt 56500 943 512 Chỉ số đa phân tán (DI) 15,35 1,54 1,19 Khối lƣợng phân tử trung ình số a CTS b COS Hình 3.1 Kết phân tích GPC 60 c nCTS 3.1.2 Phân tích kích thước hạt (DLS) Kết phân tích kích thƣớc phân ố kích thƣớc hạt (DLS) đƣợc trình ày Hình 3.2(A) cho thấy COS thu đƣợc có kích thƣớc tập trung vùng 255-712 (nm), kích thƣớc trung ình 412 (nm) chiếm 87,3%, tập trung vùng 58,8-141,8 (nm), kích thƣớc trung ình 87,3 (nm) chiếm 12,4%, tập trung vùng 37,8-58,8,8 (nm), kích thƣớc trung ình 50,5 (nm) chiếm 4,3% Hình 3.2(B) cho thấy nCTS thu đƣợc có kích thƣớc nano, tập trung vùng 78,8-295 (nm), kích thƣớc trung ình 151 nm chiếm 93,7%, tập trung vùng 18,2 - 78,8 (nm), kích thƣớc trung ình 32,2 nm chiếm 6,3% (A) (B) Hình 3.2 Kết phân tích DLS COS (A), nCTS (B) 3.1.3 Phân tích hình thái cấu trúc bề mặt (FE-SEM) Kết phân tích FE-SEM CTS, COS nCTS đƣợc trình ày Hình 3.3, 3.4 3.5 cho thấy có thay đổi rõ rệt hình thái cấu trúc ề mặt chuyển từ CTS sang COS nCTS CTS gồm mảng lớn, ề mặt không mịn, nh n khơng có lỗ xốp, COS có dạng mảnh nhỏ hình khối, ề mặt gồ ghề, có nhiều lỗ xốp nCTS hạt trịn xốp rỗng hạt Kết phù hợp với nghiên cứu CTS, COS nCTS đƣợc công ố trƣớc [53] Với cấu trúc ề mặt này, COS đặc iệt nCTS thuận lợi để ẫy vật lý tƣơng tác t nh điện với thành phần điện tích trái dấu khác 61 Hình 3.3 FE-SEM CTS Hình 3.4 FE-SEM COS Hình 3.5 FE-SEM nCTS độ phóng đại 30 k SE (A) 120k SE (B) 62 3.1.4 Phân tích cấu trúc hóa học (FT-IR) Phổ FT-IR CTS, COS nCTS đƣợc trình ày Hình 3.6 +hụ lục 1.4-1.6 Hình 3.6 Phổ FT-IR CTS, COS nCTS Kết cho thấy thay đổi cấu tạo nhóm chức CTS COS dải hấp thu mạnh vùng 3120-3320 cm-1 tƣơng ứng với nhóm N-H, O-H liên kết hydro liên phân tử, mũi hấp thu vùng 2850-2950 cm-1 đặc trƣng cho nhóm C-H, 890-1158 cm-1 đặc trƣng cấu trúc polysaccharide, 950-1200 cm-1 tƣơng ứng nhóm cầu nối C-O-C nhóm C-O Sự diện nhóm N-acetyl dƣ thể mũi hấp thu 1660 cm-1 (C=O amide I), 1550 cm-1 (N-H amide II) 1315-1320 cm-1 (C-N amide III) Mũi hấp thu 1418 cm-1 thể nhóm ancol ậc hai [54], [55] Nhƣ q trình cắt mạch khơng làm thay đổi cấu trúc hóa học CTS Tuy nhiên phổ FT-IR nCTS xuất hai mũi ƣớc sóng 1630 cm-1 1585 cm-1 so với mũi hấp thu thể cho liên kết nhóm amino CTS ƣớc sóng 1599 cm-1 Điều chứng tỏ có tƣơng tác nhóm amino CTS với tác nhân tạo liên 63 kết ngang STPP làm iến đổi nhóm amino thành nhóm ammonium Ngồi phổ FT-IR nCTS xuất mũi hấp thu 1118 cm-1 thể cho liên kết P=O có ion tripolyphosphate DDA đƣợc tính tốn từ kết FT-IR cho thấy DDA CTS (81,6) COS (82,5) tƣơng đƣơng nhau, DDA nCTS cao (92,4) Nhƣ ản trình cắt mạch CTS tạo hạt nano CTS không làm thay đổi nhiều mức độ khử nhóm acetyl 3.1.5 Phân tích trạng thái pha tinh thể (XRD) Kết phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) CTS, COS nCTS đƣợc trình ày Hình 3.7 phụ lục 1.11-1.13 Có hai mũi mạnh giản đồ XRD CTS (2 = 19,7o 21.9o) COS (2 = 19,9o 23o) đặc trƣng cho trạng thái tinh thể cao CTS COS [56] Tuy nhiên khơng có mũi đƣợc tìm thấy giản đồ XRD nCTS chứng tỏ cấu trúc tinh thể COS ị phá hủy sau tạo liên kết ngang với STPP tạo thành nCTS [53] 700 600 Intensity 500 400 CTS COS nCTS 300 200 100 10 20 30 40 50 60 70 Hình 3.7 Giản đồ nhiễu xạ tia X CTS, COS nCTS 64 80 Theta 3.2 Kết phối liệu dung dịch in phun 3.2.1 Dung dịch nCTS Dung dịch in phun nCTS đƣợc phối trộn từ dung dịch nCTS acid acetic với dung mơi Tween/EtOH Kết trình ày Bảng 3.2 – 3.4 cho thấy dung dịch nCTS in phun tốt ề mặt giấy lọc có thơng số sau: tỷ lệ thể tích Tween/EtOH 1/99, tỷ lệ dung dịch nCTS với dung môi Tween/EtOH 1/9 nồng độ nCTS dung dịch in phun 0,5 mg/mL thơng số đƣợc lựa chọn cho để phối trộn dung dịch in phun COS Bảng 3.2 Ảnh hƣởng tỷ lệ (v/v) phối trộn nCTS với dung môi Tween/EtOH Nồng độ nCTS (mg/mL) 0,50 Tỷ lệ (v/v) Tween/EtOH 1/99 Tỷ lệ (v/v) Độ Sức căng nCTS/ nhớt bề mặt (Tween/EtOH) (cSt) (N/m2.103) 4/6 1,88 40,90 2/8 1/9 1,73 1,58 38,50 36,91 pH Khả in Không tin đƣợc 5,18 In đƣợc 6,18 In đƣợc 4,13 Bảng 3.3 Ảnh hƣởng tỷ lệ (v/v) Tween/EtOH Nồng độ nCTS (mg/mL) Tỷ lệ (v/v) Tween/EtOH 0,50 0,5/99,5 1,0/99,0 2,0/98,0 Tỷ lệ (v/v) Độ Sức căng nCTS/ nhớt bề mặt (Tween/EtOH) (cSt) (N/m2.103) 1,57 1,58 1,59 1/9 37,00 36,91 36,80 pH Khả in 5,89 6,18 6,26 In đƣợc In đƣợc In đƣợc Bảng 3.4 Ảnh hƣởng nồng độ nCTS (mg/mL) dung dịch in phun Nồng độ nCTS (mg/mL) 0,4 0,5 0,8 Tỷ lệ (v/v) Tween/EtOH 1/99 Tỷ lệ (v/v) Độ Sức căng nCTS/ nhớt bề mặt (Tween/EtOH) (cSt) (N/m2.103) 1,57 1,58 1,59 1/9 65 36,60 36,91 37,30 pH Khả in 6,14 6,18 6,21 In đƣợc In đƣợc In đƣợc 3.2.2 Dung dịch ALG Dung dịch in phun ALG đƣợc phối trộn từ dung dịch ALG pha nƣớc với dung mơi Tween/EtOH Kết trình ày Bảng 3.5- 3.7 cho thấy dung dịch ALG in phun tốt ề mặt giấy lọc tỷ lệ thể tích Tween/EtOH 1/99, tỷ lệ thể tích dung dịch ALG với dung môi Tween/EtOH 1/9 nồng độ ALG dung dịch in phun 0,25 mg/mL thông số đƣợc lựa chọn cho để phối trộn dung dịch in phun ALG Bảng 3.5 Ảnh hƣởng tỷ lệ (v/v) phối trộn ALG với dung môi Tween/EtOH Nồng độ Tỷ lệ (v/v) Độ Sức căng Tỷ lệ (v/v) ALG ALG/ nhớt bề mặt Tween/EtOH (mg/mL) (Tween/EtOH) (cSt) (N/m2.103) 0,025 1/99 4/6 1,91 39,50 2/8 1/9 1,82 1,63 38,00 36,50 pH Khả in Không in đƣợc 5,40 In đƣợc 6,05 In đƣợc 4,83 Bảng 3.6 Ảnh hƣởng tỷ lệ (v/v) Tween/EtOH Nồng độ Tỷ lệ (v/v) Độ Sức căng Tỷ lệ (v/v) ALG ALG/ nhớt bề mặt Tween/EtOH (mg/mL) (Tween/EtOH) (cSt) (N/m2.103) 0,025 0,5/99,5 1,0/99,0 1,5/98,5 2,0/98,0 1,632 1,631 1,594 1,589 1/9 36,7 36,5 35,5 35,4 pH Khả in 6,04 6,05 6,45 6,51 In đƣợc In đƣợc In đƣợc In đƣợc Bảng 3.7 Ảnh hƣởng nồng độ ALG (mg/mL) dung dịch in phun Nồng độ Tỷ lệ (v/v) Tỷ lệ (v/v) ALG ALG/ Tween/EtOH (mg/mL) (Tween/EtOH) 0,010 0,015 0,025 0,050 1/99 1/9 66 Độ nhớt (cSt) Sức căng bề mặt (N/m2.103) pH Khả in 1,56 1,60 1,63 1,64 36,3 36,4 36,5 36,7 5,94 6,01 6,05 6,11 In đƣợc In đƣợc In đƣợc In đƣợc 3.2.3 Dung dịch TYR Dung dịch in phun TYR đƣợc khảo sát ằng cách phối trộn từ dung dịch đệm phosphat với dung môi Tween/EtOH Dung dịch in phun tốt có cảm quan suốt, không ị huyền phù, pH, độ nhớt sức c ng ề mặt gần với thông số mực in Kết trình ày Bảng 3.8 – 3.10 cho thấy dung dịch để pha TYR tốt với thông số sau: pH dung đệm phosphat 6,2, tỷ lệ thể tích Tween/EtOH 1/99, tỷ lệ thể tích dung dịch đệm với dung mơi Tween/EtOH 8/2 thơng số đƣợc lựa chọn cho để phối trộn dung dịch pha TYR để in phun Bảng 3.8 Ảnh hƣởng pH dung dịch đệm phostphat Tỷ lệ (v/v) pH Tween/EtOH đệm 1/99 Tỷ lệ (v/v) Độ Sức căng đệm/ nhớt bề mặt (Tween/EtOH) (cSt) (N/m2.103) pH Khả in 5,0 1,56 35,10 6,08 - 5,5 1,54 35,50 6,29 - 6,0 1,53 35,10 6,71 - 1,53 36,00 6,93 - 6,5 1,52 35,50 6,96 - 6,8 1,51 36,00 7,08 - 6,2 1/9 67 Cảm quan Huyền phù giảm dần pH dung dịch đệm t ng Bảng 3.9 Ảnh hƣởng tỷ lệ (v/v) dung dịch đệm dung môi Tween/EtOH Tỷ lệ Sức căng Tỷ lệ (v/v) Độ (v/v) pH bề mặt đệm/ nhớt Tween/ đệm (N/m2.103 (Tween/EtOH) (cSt) EtOH ) 1/99 6,2 pH Khả in 9/1 0,96 51,10 6,45 Không in đƣợc 8/2 1,20 48,70 6,6 In đƣợc 6/4 1,63 44,60 6,95 In đƣợc 4/6 1,76 41,10 7,10 In đƣợc 3/7 - 39,50 7,03 - 2/8 - 38,60 6,84 - 1/9 - 37,20 6,63 - Cảm quan Dung dịch Dung dịch Dung dịch Dung dịch Dung dịch huyền phù Dung dịch huyền phù Dung dịch huyền phù Bảng 3.10 Ảnh hƣởng tỷ lệ (v/v) Tween EtOH Tỷ lệ Tỷ lệ (v/v) Độ Sức c ng (v/v) pH đệm/ nhớt ề mặt Tween/ đệm (Tween/EtOH) (cSt) (N/m2.103) EtOH pH 0,5/99,5 Khả n ng in 1,57 48,90 6,67 In đƣợc 1,65 46,90 6,65 In đƣợc 1,5/98,5 1,72 46,90 6,66 In đƣợc 2,0/98,0 1,74 46,70 6,66 In đƣợc 1,0/99,0 6,2 8/2 68 Cảm quan Dung dịch Dung dịch Dung dịch Dung dịch 3.3 Kết khảo sát màu đơn lớp hóa chất bề mặt giấy Kết khảo sát cƣờng độ màu R, G B đơn lớp hóa chất lên giấy lọc sử dụng chất mang nCTS đƣợc trình ày Hình 3.8-3.10 Bảng phụ lục 2.10 Xu hƣớng thay đổi màu R, G B giấy CTM chất mang có khác iệt R G,B Điều hồn tồn hợp lý R màu sản phẩm oxy hóa TYR với phenol Có khoảng chênh lệch màu R lớn giấy lọc nCTS cuối giấy CTM sau nhỏ phenol thuận lợi lớn dùng cƣờng độ màu R để đánh giá ảnh hƣởng phản ứng phenol với TYR đƣợc cố định giấy CTM 141 140 139 138 137 136 135 Hình 3.8 Sự thay đổi màu R đơn lớp hóa chất với giấy CTM Cell_nCTS 69 3.8.2 LOD,LOQ Bảng phụ lục 3.21 Kết khảo sát LOD,LOQ Cell_nCTS RTB 137,142 137,146 137,139 137,137 137,136 137,135 137,134 137,148 137,139 137,149 137,142 137,137 137,132 137,141 137,143 0,0051 2,5801 0,0065 0,0197 Số lần đo 10 11 12 13 14 15 SD_R a LOD_R LOQ_R 109 5.1.1 Độ lặp Bảng phụ lục 3.22 Kết độ lặp Cell_nCTS Mẫu Lần đo Thể tích mẫu an đầu 100 Thể tích mẫu sau xử lý 161 RTB(Blank) RTB mẫu 135,401 137,595 RTB (Mẫu Blank) 2,194 135,602 137,725 2,123 0,946 135,027 137,152 2,125 0,947 135,094 137,223 2,129 0,950 135,734 137,833 2,099 0,931 135,144 137,107 1,963 0,846 TB CPhOH 0,990 0,935 Mẫu Lần đo Thể tích mẫu an đầu 100 Thể tích mẫu sau xử lý 150 RTB(Blank) RTB mẫu 136,280 138,411 RTB (Mẫu Blank) 2,132 138,864 140,974 2,111 0,938 134,481 136,548 2,067 0,911 135,744 137,932 2,188 0,987 134,966 137,086 2,121 0,945 136,796 138,996 2,200 0,994 TB CPhOH 0,951 0,954 Mẫu Lần đo RTB(Blank) Thể tích mẫu an đầu 100 Thể tích mẫu sau xử lý 157 RTB mẫu 110 RTB (Mẫu Blank) CPhOH 135,908 138,071 2,163 0,971 137,676 139,792 2,116 0,942 134,682 136,763 2,081 0,920 135,521 137,626 2,105 0,935 134,455 136,552 2,097 0,930 134,993 137,073 2,080 0,919 TB 0,936 111 5.1.2 Độ chệch 112 113 114 115 116 117 118 119 Phụ lục 1.14 Sắc ký đồ Phenol 120 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ tên: TỐNG QUỐC NGHỊ Giới tính: Nam Ngày, tháng, n m sinh: 06/05/1989 Nơi sinh: Hƣơng Khê, Hà T nh Email: tongquocnghi@gmail.com Điện thoại:0971060589 II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 2007-2011: Học đại học trƣờng đại học Cơng Nghiệp TP.HCM Chun ngành: Cơng nghệ hóa học 2017-2021: Học cao học trƣờng đại học Công Nghiệp TP.HCM Chun ngành: Hóa phân tích III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN: Thời gian Nơi cơng tác Cơng việc đảm nhiệm 10/20115/2019 Phòng NC khoa học Đất – Viện Khoa Nghiên cứu Viên học kỹ thuật nông nghiệp miền Nam 6/2019-Nay Trung tâm phân tích dịch vụ khoa học công nghệ nông nghiệp - Viện Khoa học kỹ thuật nơng nghiệp miền Nam Phó giám đốc XÁC NHẬN CỦA Tp HCM, ngày tháng Năm 20 CƠ QUAN / ĐỊA PHƢƠNG Ngƣời khai (Ký tên, đóng dấu) (Ký tên) Tống Quốc Nghị 121 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7874:2008 Nƣớc - Xác định phenol dẫn xuất phenol - Phƣơng pháp sắc ký chiết lỏng-lỏng D Puig, D Barceló, “Determination of Phenolic Compounds in water and wast water“, Chemistry, 15 Trends in Analytical (8), 362–375 (1996) Deepak Kumar Yadav and Jeena Harjit, Determination of phenol compounds in waste water by using compelling agent: N-Phenyl-benzoic-hydroxamic acid, Journal of Applied Chemistry (IOSR-JAC) e-ISSN: 2278-5736, 7(4), 06-12 (2014) Tiêu chuẩn ngành 64 TCN 102:1997 - Xác định phenol nƣớc thải Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 6216 – 1996 “Xác định số phenol – Phƣơng pháp trắc phổ dùng – Aminoantiptrin sau chƣng cất” Tiago Margraf, Ariadne Roberto Karnopp, Neiva Deliberali Rosso, and Daniel Granato, Comparison between Folin- Ciocalteu and Prussian Blue Assays to Estimate The Total Phenolic Content of Juices and Teas Using 96-Well Microplates, Journal of Food Science, 80(11), C2397-C2403 (2015) Nguyễn Thị Thu Phƣơng Nguyễn Thị Hồng Hƣơng, Định lƣợng hợp chất phenolic số chế phẩm từ chè vằng phƣơng pháp đo quang (Jasminum sutriplinerve lume.), Y Học TP Hồ Chí Minh, 15(1), 511-514 (2011) Giang Thị Phƣơng Anh, Phan Thanh Dũng, V Thị Bạch Huệ, Xác định hợp chất polyphenol tồn phần có số loại rau có tác dụng làm mịn da phƣơng pháp Folin-Ciocalteu, Y Học TP Hồ Chí Minh, 18(2), 193-197 (2014) Gupta Nirja, Parmar Prachi and Pillai Ajai, Spectrophotometric Determination of Phenol in Micellar Medium, Research Journal of Chemical Sciences, 2012, 2(12), 6-10 10 Horace D Graham, Stabilization of the Prussian Blue Color in the Determination of Polyphenols, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 40, 801-805 (1992) 11 Andressa Blainski, Gisely Cristiny Lopes, Application and analysis of the Folin Ciocalteu method for the determination of the total phenolic content from Limonium Brasiliense L, Molecules, 18, 6852-6865 (2013) 12 Nur Huda-Faujan, Zulaikha Abdul Rahim, Maryam Mohamed Rehan, Faujan Bin Haji Ahmad, Comparative analysis of phenolic content and antioxidative activities of eight Malaysian traditional vegetables, Malaysian Journal of Analytical Sciences, 19(3), 611 – 624 (2015) 13 Ijaz Gul, M Sheeraz Ahmad, S M Saqlan Naqvi, and Ansar Hussain, Polyphenol oxidase (PPO) based biosensors for detection of phenolic compounds: A Review, Journal of Applied Biology & Biotechnology, 5(03), 072-085 (2017) 14 I Gul1, A Hussain1, A Sami1, Z Ahmad1, S.M.S Naqvi1, N Ilyas and M.S Ahmad, Detection of phenolic compounds by colorimetric bioassay using crude polyphenol oxidase, The Nucleus, 54(2), 105-113 (2017) 15 Lê Tự Hải, Nghiên cứu trình xử lý phenol nƣớc phƣơng pháp oxi hóa điện hóa điện cực PbO2, Đại học Đà Nẵng, (2009) 16 Nguyễn Thanh Bình Minh, Phƣơng pháp nghiên cứu xác định hợp chất phenol nƣớc sắc ký lỏng- đầu dị điện hóa, Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM (2009) 17 Nông Minh Tuấn, Đề tài nghiên cứu thiết bị pin nhiên liệu vi sinh vật (microbial fuel cell) sử dụng làm cảm biến sinh học đánh giá chất lƣợng nƣớc thải, Đại học Khoa học Tự Nhiên Hà Nội (2014) 122 18 Trịnh Thị Thu Hằng, Nghiên cứu tạo điện cực tyrosine từ Aspergillus oryzae TP01 ứng dụng, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, 48, 2, 37-45 (2010) 19 M Arciuli et al., Bioactive paper platform for colorimetric phenols detection, Sensors and Actuators B, 186, 557– 562 (2013) 123 ... xác định nồng độ phenol dựa phản ứng tạo sản phẩm quinone có màu phenol enzyme Tyrosinase Chế tạo thành công giấy thị màu sinh học sử dụng máy in phun thƣơng mại với hệ polyme sinh học phức hợp... nCTS/ALG để cố định enzyme Tyrosinase áp dụng xác định phenol nƣớc thải công nghiệp Cấu tạo Cell_nCTS: Cell/nCTS/TYR/ALG/nCTS Xác định điều kiện để phenol phản ứng hoàn toàn sau nhỏ hai loại giấy CTM... internet ằng smartphone công cụ giao tiếp phổ iến ngày Kiến nghị Nghiên cứu ổ sung thị 3-methyl-2-benzothiazolinone hydrazone hydrochloride hydrate lên giấy CTM để tạo màu ổn định ền Nghiên cứu