i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt luận văn này, tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo khoa Công nghệ hóa học và các Thầy/Cô trong Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh đã tạo[.]
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt luận văn này, xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo khoa Cơng nghệ hóa học Thầy/Cơ Khoa Cơng nghệ Hóa học, Trường Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho tơi sử dụng phịng thí nghiệm, thiết bị thí nghiệm, thiết bị phân tích lời khuyên quý báu cho thời gian nghiên cứu học tập trường Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc lịng biết ơn đến Thầy hướng dẫn tơi PGS.TS Nguyễn Văn Cường, Thầy quan tâm, giúp đỡ, động viên đóng góp ý kiến hữu ích cho tơi q trình nghiên cứu thực nghiệm để tơi hồn thành tốt luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình tơi ln động viên tạo điều kiện cho tơi có thời gian học tập nghiên cứu; chân thành cảm ơn tập thể lớp cao học CHHO6B bên cạnh giúp đỡ thời gian vừa qua i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Ô nhiễm kim loại độc hại vấn đề mơi trường quan trọng tồn giới Trong số kim loại độc hại, chì gây vấn đề nghiêm trọng cho hệ sinh thái gây mối quan tâm lớn công chúng Chitosan composite chitosan cho thấy ưu điểm bật sử dụng chất hấp phụ với hiệu suất hấp phụ cao, khả phân hủy sinh học tốt dễ dàng tách sau hấp phụ Để tăng thêm khả hấp phụ chitosan, composite xốp chitosan nano hydroxyapatie tổng hợp dung dịch thực sấy đông khô nhằm để loại bỏ ion chì khỏi dung dịch nước điều kiện thí nghiệm khác Cấu trúc composite xốp xác nhận quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), hình thái bề mặt composite xác định kính hiển vi điện tử quét (SEM) Ảnh hưởng điều kiện thí nghiệm khác liều lượng, thời gian nồng độ ban đầu đến hấp phụ Pb2+ composite xốp khảo sát Kết cho thấy khả hấp phụ ion kim loại đạt hiệu suất 99.7% Hiệu suất cho thấy tiềm lớn vật liệu composite tổng hợp để ứng dụng tương lai ii ABSTRACT Toxic metals pollution is one of the most important environmental problems worldwide Among these metals, lead causes serious problems to ecosystems and causes great public concern Chitosan and its composite have displayed prominent advantages as adsorbents, including easy separation after adsorption To further increase their adsorption capacity, the porous composite of chitosan and nano hydroxyapatie was formed and further freeze-dried to remove lead ions from aqueous solutions by batch tests under different experimental conditions The porous composite was confirmed by Fourier-transform infrared spectroscopy, surface morphology of composite was characterized by scanning electron microscopy The influence of various experimental conditions such as dosage, time, and initial feed concentrations on the uptake of Pb2+ by prepared composite was investigated The results showed that with compomsoite, the maximum metal ion removal efficiency achieved is 99.7% with the usage of the composite Metal ion sorption studies showed that the porous composite can be used for the removal of hazardous metal ions from aqueous solutions iii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực từ kết thực nghiệm đạt Tôi không chép kết từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Học viên Trịnh Hữu Thuận iv MỤC LỤC MỤC LỤC .v DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC HÌNH ẢNH viii MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Sơ lược số ion kim loại nặng 1.1.1 Tình trạng mơi trường bị ô nhiễm ion kim loại nặng .3 1.1.2 Các nguồn phát sinh kim loại nặng 1.1.3 Tiêu chuẩn Việt Nam nước thải chứa ion kim loại nặng 1.2 Một số phương pháp xử lý ion kim loại nặng 1.2.1 Phương pháp kết tủa 1.2.2 Phương pháp trao đổi ion .7 1.2.3 Phương pháp hấp phụ 1.3 Kỹ thuật phân tích 11 1.4 Hợp chất Chitosan hợp chất hydroxyapatite (nano-hydroxyapatite) 13 1.4.1 Chitosan 13 1.4.2 Ứng dụng chitosan 14 1.4.3 Hydroxyapatite .18 1.4.4 Một số nghiên cứu ứng dụng khả hấp phụ Chitosan/hydroxyapatite 20 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 22 2.1.1 Hóa chất 22 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 22 2.2 Tổng hợp nano-hydroxyapatite .23 v 2.3 Quy trình tổng hợp màng xốp chitosan/nano-hydroxyapatite 25 2.4 Khảo sát khả hấp phụ kim loại nặng màng xốp Chitosan/nanohydroxyapatite 28 2.4.1 Khảo sát khả hấp phụ kim loại Pb2+ màng xốp Chitosan/nanohydroxyapatite 28 2.4.2 Khảo sát khả hấp phụ kim loại Cu2+ màng xốp Chitosan/nanohydroxyapatite 29 2.4.3 Xác định nồng độ ion kim loại mẫu nước thải thực tế 30 2.4.3.1 Xác định nồng độ ion Cu2+ .30 2.4.3.1 Xác định nồng độ ion Pb2+ .30 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Tổng hợp xác định cấu trúc vật liệu nano-hydroxyapatite 31 3.2 Tổng hợp xác định cấu trúc vật liệu composite chitosan/nano-hydroxyapatite 32 3.3 Kết khảo sát lượng chất hấp phụ ion Pb (II) composite chitosan/nanohydroxyapatite 39 3.3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng lượng composite đến khả hấp phụ ion Pb2+ 39 3.3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion Pb2+ thời gian hấp phụ 39 3.3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng loại vật liệu khác 41 3.3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng ion kim loại khác 42 3.3.5 Xác định nồng độ ion kim loại mẫu nước thải thực tế 42 3.3.5.1 Xác định nồng độ ion Cu2+ mẫu nước thải thực tế 42 3.3.5.2 Xác định nồng độ ion Pb2+ mẫu nước thải thực tế 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .44 Kết luận 44 Kiến nghị 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Giá trị giới hạn nồng độ chất ô nhiễm nước thải công nghiệp Bảng 1.2 So sánh kỹ thuật phân tích F-AAS, ICP-OES ICP-MS 12 Bảng 1.3 Tính chất chitosan liên quan đến việc sử dụng y sinh 16 Bảng 1.4 Ứng dụng chitosan .18 Bảng 2.1 Bảng hóa chất sử dụng luận văn 22 Bảng 2.2 Bảng dụng cụ sử dụng luận văn 23 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo chitin chitosan .14 Hình 1.2 Liên kết phân tử chitosan/Glutaraldehyde 15 Hình 1.3 Model phân tử cấu trúc tinh thể hydroxyapatite 19 Hình 1.4 Liên kết phân tử chitosan/hydroxyapatite 20 Hình 2.1 Quy trình tổng hợp nano-hydroxyapatite .24 Hình 2.2 Tổng hợp hạt nano Hydroxy Apatite 25 Hình 2.3 Quy trình tổng hợp màng xốp CS/nano-hydroxyapatite 26 Hình 2.4 Sấy đơng khơ vật liệu CS/nano-hydroxyapatite .27 Hình 2.5 Màng xốp CS/nano-hydroxyapatite sau tổng hợp 27 Hình 2.6 Khảo sát khả hấp phụ kim loại Pb 2+ màng xốp Chitosan/nano- hydroxyapatite 28 Hình 2.7 Sơ đồ khảo sát khả hấp phụ kim loại Cu màng xốp CS/nanohydroxyapatite 29 Hình 3.1 Phổ FT-IR nano-hydroxyapatite nung 100, 350, 550, 750 oC 31 Hình 3.2 XRD nano-hydroxyapatite nung 100, 350, 550, 750 oC .32 Hình 3.3 Phổ FT-IR composite CS/nano-hydroxyapatite với nano-hydroxyapatite nung 100 oC 33 Hình 3.4 Phổ FT-IR composite CS/nano-hydroxyapatite nano-hydroxyapatite nung 350 oC 34 Hình 3.5 Phổ FT-IR composite CS/nano-hydroxyapatite nano-hydroxyapatite nung 550 oC 34 Hình 3.6 Phổ FT-IR composite CS/Nano-hydroxyapatite nano-hydroxyapatite nung 750 oC 35 Hình 3.7 Kết TGA vật liệu CS/nano-hydroxyapatite 36 Hình 3.8 Ảnh chụp SEM composite CS/nano-hydroxyapatite với độ phóng đại 10.00kx 37 Hình 3.9 Ảnh chụp SEM composite CS/nano-hydroxyapatite với độ phóng đại 100 LM 37 viii Hình 3.10 Ảnh chụp SEM composite CS/nano-hydroxyapatite với độ phóng đại 10K 38 Hình 3.11 Ảnh chụp SEM composite CS/nano-hydroxyapatite với độ phóng đại 60K 38 Hình 3.12 Hiệu suất loại bỏ Pb2+ với lượng vật liệu khác sau 60 phút, thể tích dung dịch 50 mL, nồng độ 100 ppm 39 Hình 3.13 Hiệu suất loại bỏ Pb2+ với thời gian tiếp xúc nồng độ khác nhau, thể tích dung dịch 50 mL lượng vật liệu 0.1 g 40 Hình 3.14 Hiệu suất loại bỏ Pb2+ với loại vật liệu khác nhau, thể tích dung dịch 50 mL lượng vật liệu 0.1 g 41 Hình 3.15 Hiệu suất hấp phụ vật liệu Pb2+ Cu2+ thể tích dung dịch 50 mL lượng vật liệu 0.1 g 42 ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT FTIR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier CS Chitosan HAp Hydroxyapatite AAS Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử ICP – MS Phổ khối nguyên tử SEM Hiển vi điện tử quét TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TEM Hiển vi điện tử truyền qua XRD Nhiễu xạ tia X GA Glutaraldehyde x ... tài Tổng hợp màng xốp chitosan/ nano- hydroxyapatite với thông số tối ưu để ứng dụng hấp phụ kim loại nặng nước thải Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Màng xốp chitosan/ nano- hydroxyapatite. .. sau tổng hợp từ Chitosan hạt nanohydroxyapatite 3.2 Phạm vi nghiên cứu Khả hấp phụ kim loại nặng màng xốp Chitosan/ nano- hydroxyapatite mẫu nước có kim loại nặng phịng thí nghiệm mẫu nước thải. .. màng xốp Chitosan/ nanohydroxyapatite 28 2.4.1 Khảo sát khả hấp phụ kim loại Pb2+ màng xốp Chitosan/ nanohydroxyapatite 28 2.4.2 Khảo sát khả hấp phụ kim loại Cu2+ màng xốp