Chế tạo chitosan từ vỏ tôm và ứng dụng xử lí kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường (cu2+, pb2+)

Phần I: Lí do chọn đề tài. Vấn đề ô nhiễm kim loại đã và đang là một vấn đề toàn cầu, đang gây những hậu quả đặc biệt nghiêm trọng ở các nước phát triển. Nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các khu vực nước gần các khu công nghiệp, các thành phố lớn và các khu vực khai thác khoáng sản. Ngoài ra, hoạt động nông nghiệp cũng chính là nguồn gốc gây ô nhiễm kim loại nặng. Việc lạm dụng các phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật đã làm gia tăng lượng tồn dư các kim loại như As, Cd, Pb, Cu, Cr và Zn trong đất. Kim loại nặng thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các sinh vật và thường tích lũy trong cơ thể chúng, nên chúng rất độc hại đối với cơ thể sinh vật. Hàm lượng ion kim loại trong nước thải vượt quá tiêu chuẩn cho phép gây ảnh nghiêm trọng tới sức khoẻ của con người. Vì vậy, một thách thức lớn đối với các nhà khoa học hiện nay là tìm ra được các phương pháp có hiệu quả để loại bỏ chúng từ tất và các nguồn nước. Nghiên cứu này trình bày các kết quả ban đầu của quá trình “Chế tạo chitosan từ vỏ tôm và ứng dụng xử lí kim loại nặng (Cu, Pb, Cr) gây ô nhiễm môi trường”. Chitosan là một polime sinh học có khả năng tạo phức và hấp phụ ion kim loại nặng, thân thiện với môi trường, dễ kiếm và giá thành rẻ. Trong khi đó lõi oxit sắt từ cho phép sử dụng từ tính để tách vật liệu hấp phụ để tái sử dụng vật liệu. Do vậy việc nghiên cứu sử dụng Chitosan vào làm chất bọc cho các nanô oxit sắt từ trong xử lý nước thải chứa kim loại nặng hứa hẹn sẽ có nhiều ứng dụng trong cuộc sống.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THCS &THPT NGUYỄN TẤT THÀNH - CẦU GIẤY ************** ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 - 2015) Tên đề tài: CHẾ TẠO CHITOSAN TỪ VỎ TƠM VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÍ KIM LOẠI NẶNG GÂY Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG (Cu2+, Pb2+) Lĩnh vực: Hố Học NGƯỜI HƯỚNG DẪN - ThS Trần Minh Đức - Đơn vị công tác: TrườngTHPT Nguyễn Tất Thành TÁC GIẢ: Phan Nhật Khánh, Lớp: 10A1, Trường: THCS & THPT Nguyễn Tất Thành Văn Ngọc Trần Ninh, Lớp: 10A1, Trường: THCS & THPT Nguyễn Tất Thành Hà Nội, tháng 11 năm 2014 MỤC LỤC I Lí chọn đề tài……………………………………………………………… II Tổng quan……………………………………………………………………… III Nội dung nghiên cứu……………………………………… IV Kết luận……………………………………………………………………… 15 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………………16 Phần I: Lí chọn đề tài Vấn đề ô nhiễm kim loại vấn đề toàn cầu, gây hậu đặc biệt nghiêm trọng nước phát triển Nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp khu vực nước gần khu công nghiệp, thành phố lớn khu vực khai thác khống sản Ngồi ra, hoạt động nơng nghiệp nguồn gốc gây ô nhiễm kim loại nặng Việc lạm dụng phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật làm gia tăng lượng tồn dư kim loại As, Cd, Pb, Cu, Cr Zn đất Kim loại nặng thường không tham gia tham gia vào q trình sinh hóa sinh vật thường tích lũy thể chúng, nên chúng độc hại thể sinh vật Hàm lượng ion kim loại nước thải vượt tiêu chuẩn cho phép gây ảnh nghiêm trọng tới sức khoẻ người Vì vậy, thách thức lớn nhà khoa học tìm phương pháp có hiệu để loại bỏ chúng từ tất nguồn nước Nghiên cứu trình bày kết ban đầu q trình “Chế tạo chitosan từ vỏ tơm ứng dụng xử lí kim loại nặng (Cu, Pb, Cr) gây ô nhiễm môi trường” Chitosan polime sinh học có khả tạo phức hấp phụ ion kim loại nặng, thân thiện với môi trường, dễ kiếm giá thành rẻ Trong lõi oxit sắt từ cho phép sử dụng từ tính để tách vật liệu hấp phụ để tái sử dụng vật liệu Do việc nghiên cứu sử dụng Chitosan vào làm chất bọc cho nanô oxit sắt từ xử lý nước thải chứa kim loại nặng hứa hẹn có nhiều ứng dụng sống Phần II: Tổng quan vấn đề nghiên cứu điểm mới, sáng tạo đề tài Chitosan dẫn xuất quan trọng, điển hình chitin biết đến sau chitin khơng lâu Chitin tìm thấy thể động vật giáp xác, côn trùng, nấm thực vật bậc thấp, vỏ tơm, cua, ghẹ Hiện có nhiều phương pháp để loại bỏ ion kim loại nặng khỏi nguồn nước như: phương pháp kết tủa, trao đổi ion, điện hóa, chiết dung mơi, thẩm thấu ngược… Tuy nhiên, phương pháp thường đòi hỏi chi phí cao, thiết bị phức tạp nên khó phổ biến rộng rãi Phương pháp hấp phụ ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ polime sinh học nhằm mục đích vừa tận dụng nguồn ngun liệu có sẵn, rẻ tiền vừa không gây độc hại cho môi trường Chitosan polime sinh học điều chế từ vỏ lồi giáp xác có nhiều khả ứng dụng, số khả hấp phụ ion kim loại Hơn nữa, chitosan thân thiện với môi trường việc sử dụng nguyên liệu giúp xử lí nguồn thải cơng nghiệp chế biến hải sản nước ta Do vậy, vật liệu nhà nghiên cứu nước quan tâm thập kỉ gần Trong đó, oxit sắt từ loại vật liệu vừa có từ tính, vừa có khả hấp phụ kim loại Sự kết hợp chitosan polyme sinh học có khả tạo phức hấp phụ ion kim loại nặng với oxit sắt từ cho phép sử dụng từ tính để tách hợp chất khỏi nước nhanh triệt để Do việc nghiên cứu sử dụng chitosan vào làm chất bọc cho nano oxit sắt từ xử lý nước thải chứa kim loại nặng hứa hẹn có nhiều ứng dụng c̣c sớng Trong đề tài nghiên cứu này, chúng em tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền phế thải vỏ tôm nhà máy chế biến thủy sản gây ô nhiêm môi trường, chúng em chế tạo loại vật liệu thân thiện với môi trường, có tính ứng dụng cao đời sống, đặc biệt vỏ tôm thải môi trường nguồn gây ô nhiễm môi trường lớn chúng em tận dụng nguồn gây nhiễm để chế tạo vật liệu thân thiện với môi trường ứng dụng để xử lí mơi trường, ngồi chitosan thay hàn the chế biến giò, chả, làm chất kháng nấm, kháng vi khuẩn Đặc biệt nữa, chúng em tìm phương pháp hoàn nguyên lại vật liệu xúc tác sau lần xử lí, từ làm tăng tuổi thọ vật liệu, giảm giá thành xử lí, đưa ứng dụng mơ hình xử lí qui mơ nhỏ điều mà chưa đề tài thực Phần III: Nội dung nghiên cứu Thực nghiệm 1.1 Hóa chất - Vỏ tơm thu từ số nhà hàng khu vực Hà Nội - Dung dịch Pb (NO)2 nồng độ 100 mg/L, Cr(NO3)3 100 mg/L, CuSO4 100 mg/L - Các hóa chất khác: FeCl3.6H2O, FeCl2, dung dịch NH3 đặc, dung dịch HCl, CH3COOH 2%, NaOH 10%, NaOH 5% 1.2 Thiết bị - Cân phân tích Startorius có độ xác ±0,1 mg Đức - Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AAS-6300 Nhật Bản - Máy cất nước hai lần Hamilton Anh - Máy pH met TOA pH METER HM – 16S Nhật Bản - Tủ sấy, tủ hốt, máy khuấy từ 1.3 Quá trình điều chế chitosan chitosan oxit sắt từ - Quy trình tách chitin từ vỏ tôm: Vỏ tôm rửa sạch, sấy khô, ngâm dung dịch HCl 10% tỉ lệ rắn/lỏng 1:10, nhiệt độ phịng, thời gian 11 Sau rửa trung tính, sấy khơ Loại protein: Sản phẩm ngâm dung dịch NaOH 10% tỉ lệ khối lương/thể tích 1/5, nhiệt độ phòng, thời gian 24 sau rửa sạch, kiểm tra protein với thuốc thử Biure, sấy khô thu chitin vỏ tôm thu chitin - Qui trình chế tạo chitosan: ChitinVỏ tơm Phản ứng deacetyl dung dịch NaOH Chitosan thơ Hịa tan dung dịch CH3COOH 1%, lọc bỏ Dung dịch chitosan/CH3COOH Thêm NaOH 10% đến pH > 7, lọc lấy kết tủa, làm cồn tuyệt đối chitosan - Quy trình chế tạo chitosan oxit sắt từ Cho gam chitosan vào 100ml dung dịch axit axetic 2%(v/v), dùng máy khuấy khuấy trộn 30 phút cho chitosan tan hoàn tồn Sau tiếp tục cho dung dịch Fe3+ 0,8M, sau 15 phút cho tiếp dung dịch Fe 2+ 0,4M vào Dung dịch Fe 3+ Fe2+ lấy theo tỉ lệ mol 2:1 Khuấy trộn hỗn hợp 60 phút, sau để yên 24h để loại bọt khí Đổ hỗn hợp qua phễu vào dung dịch NaOH 5% (m/v) để tạo hạt, ngâm hỗn hợp 24h Sau rửa nhiều lần nước cất tới mơi trường trung tính, đem hỗn hợp sấy 60oC đến khô 1.4 Ứng dụng chitosan chitosan oxit sắt từ tổng hợp vào xử lí Pb (II), Cr (III) Cu(II) 1.4.1 Khảo sát khả hấp phụ mẫu chitosan chitosan oxit sắt từ tổng hợp Lấy 100 mL dung dịch Pb(II), Cr(III), Cu(II) có nồng độ xác định cho vào bình tam giác dung tích 250 mL chứa 0,5 gam vật liệu Tiến hành lắc 60 phút, nhiệt độ phòng (29  20C) Lọc bỏ bã rắn, lấy phần dung dịch đem xác định nồng độ Pb(II), Cr(III), Cu(II) lại phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 6300, từ so sánh khả hấp phụ mẫu chitosan chitosan oxit sắt từ 1.4.2 Khảo sát hấp phụ ion Pb, Cr, Cu theo thời gian mẫu chitosan oxit sắt từ Cân 0,5 g vật liệu chitosan oxit sắt từ cho vào bình tam giác có dung tích 250 mL, thêm 100 mL dung dịch Pb(II) 100 mg/L; Cr(III) 100 mg/L Cu(II) 100 mg/L điều kiện nhiệt độ, pH, Tiến hành lắc sau thời gian 30, 60, 90,120 phút dùng micropipet hút khoảng 1mL dung dịch đem xác định nồng độ Pb(II), Cr(III), Cu(II) lại, từ xác định thời gian đạt cân hấp phụ 1.4.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến hấp phụ ion Pb, Cr, Cu mẫu chitosan oxit sắt từ Cân 0,5g vật liệu chitosan oxit sắt từ cho vào bình tam giác có dung tích 250 mL, thêm 100 mL dung dịch Pb(II), Cr(III), Cu(II) có nồng độ xác định Điều chỉnh pH dung dịch axit HNO3 NaOH đến giá trị pH 3,0, 4,0, 5,0 6,0 Tiến hành lắc 120 phút, nhiệt độ phòng Lọc bỏ bã rắn, lấy phần dung dịch đem xác định nồng độ Pb(II), Cr(III), Cu(II) lại phương pháp phổ hấp thụ ngun tử AAS 6300, từ tính nồng độ cân xác định pH tối ưu 1.4.4 Khảo sát khả giải hấp phụ tái sử dụng vật liệu chitosan oxit sắt từ Khả giải hấp phụ Cân 0,5g vật liệu chitosan oxit sắt từ cho vào bình tam giác có dung tích 250 mL, thêm 100 mL dung dịch Pb(II), Cr(III), Cu(II) có nồng độ xác định, pH=6 Lắc 60 phút Lọc bỏ phần dung dịch, lấy phần bã rắn Tiến hành giải hấp ion khỏi vật liệu hấp phụ dung dịch NaOH dung dịch EDTA Dùng 20 mL dung dịch EDTA 0,2M 20 mL dung dịch NaOH 0,2M cho lần giải hấp Xác định nồng độ ion Pb(II), Cr(III), Cu(II) vừa giải hấp, từ tính hiệu suất giải hấp Hiệu suất giải hấp tính theo cơng thức: H= Trong đó: mHP: Lượng chất hấp phụ (mg) mGH: Lượng chất giải hấp (mg) Khả tái sử dụng vật liệu hấp phụ Vật liệu chitosan oxit sắt từ sau giải hấp rửa tới mơi trường trung tính, đem sấy khô thu vật liệu chitosan oxit sắt từ tái sinh Tiến hành hấp phụ dung dịch Pb(II), Cr(III), Cu(II) chitosan oxit sắt từ điều kiện thí nghiệm (pH, nhiệt độ, thời gian ) So sánh khả hấp phụ vật liệu chitosan oxit sắt từ tái sinh với Chitosan oxit sắt từ điều kiện nồng độ đầu Kết thảo luận 2.1 Kết chế tạo vật liệu chitosan chitosan oxit sắt từ 2.1.1 Kết đo nhiễu xạ tia X Để chứng minh hình thành oxit sắt từ mẫu vật liệu dạng đơn pha, khơng có kết tủa sắt (II) oxit sắt (III) oxit, đồng thời xác định kích thước tinh thể gần đúng, mẫu vật liệu đo nhiễu xạ tia X (XRD) Kết hình 3.2: (a) (b) Hình 3.2 Kết đo nhiễu xạ tia X (a) mẫu chitosan, (b) mẫu chitosan-oxit sắt từ Từ kết nhiễu xạ tia X, chúng em áp dụng công thức D = k Với k = 0,9;  = 1,5406 A0 = 15,406 nm; 2 = 35,5   = 17,75, kích thước hạt Chitosan-oxit sắt từ mẫu tổng hợp khoảng 36,8nm 2.1.2 Kết đo phổ IR Để xác định xem chitosan bọc lấy hạt nano chitosan oxit sắt từ hay chưa, chúng em tiến hành đo phổ hồng ngoại (IR): 64 64 62 62 60 60 58 58 56 54 46 812.00 625.88 405.68 1073.65 1629.34 %T 1087.57 3416.44 38 36 34 32 38 4000 46 40 3443.96 40 48 42 44 42 50 44 2894.71 48 52 436.27 50 1514.13 52 1628.78 %T 54 1377.43 56 30 3000 2000 Wavenumbers (cm-1) 1000 4000 3000 2000 Wavenumbers (cm-1) 1000 (a) (b) Hình 3.3 Kết đo phổ IR (a) mẫu chitosan, (b) mẫu chitosan-oxit sắt từ Từ phổ IR hai mẫu vật liệu chitosan chitosan oxit sắt từ, chúng em thấy có chuyển dịch bước song nhẹ từ 438,27 cm -1 405 cm-1, điều chứng tỏ có liên kết chitosan oxit sắt từ 2.1.3 Kết chụp ảnh SEM Đối với vật liệu hấp phụ, tính chất bề mặt kích thước hạt có ảnh hưởng lớn đến khả hấp phụ Chúng tiến hành chụp ảnh SEM mẫu vật liệu chitosan oxit sắt từ để thấy hình dạng, kích thước hạt tạo thành Kết hình 3.4 Hình 3.4: Ảnh SEM mẫu chitosan oxit sắt từ Từ kết đo SEM mẫu chitosan oxit sắt từ, chúng em thấy kích thước bề mặt đồng dạng nanomet 2.2 Kết nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu 2.2.1 Khả hấp phụ mẫu chitosan chitosan oxit sắt từ tổng hợp Tiến hành hấp phụ ion kim loại Pb(II), Cr(III), Cu(II) mẫu chitosan chitosan oxit sắt từ Kết bảng 3.1 Bảng 3.1 Khả hấp phụ mẫu vật liệu ion Pb(II), Cr(III), Cu(II) Mẫu Chitosan Chitosan oxit sắt từ Pb(II) Cr(III) Cu(II) Co = 100 mg/L Co = 100 mg/L Co = 100 mg/L 35,78 24,67 44,19 28,32 28,21 19,16 Kết bảng 3.1 cho thấy mẫu vật liệu có khả hấp phụ ion Pb(II), Cr(III), Cu(II) Sau 60 phút, nồng độ ion kim loại giảm đáng kể so với nồng độ ban đầu chúng Hiệu suất hấp phụ mẫu vật liệu với ion kim loại không giống Hiệu suất hấp phụ mẫu chitosan mẫu chitosan oxit chênh lệch không nhiều Đối với ion kim loại Pb(II) sau 60 phút, nồng độ Pb(II) giảm xuống 24,76 mg/L mẫu chitosan oxit sắt từ 28,32 mg/L so với nồng độ ban đầu 100 mg/L Kết cho thấy vai trò liên kết chitosan với Fe3O4 trình tổng hợp, việc tạo liên kết giúp Fe3O4 khơng bị oxi hóa mà cịn tăng diện tích bề mặt hấp phụ chitosan làm tăng khả hấp phụ vật liệu Đối với ion Cr(III) hiệu suất hấp phụ mẫu chitosan chitosan- oxit sắt từ chênh lệch không đáng kể Tuy nhiên, nghiên cứu hay dùng chitosanoxit sắt từ để hấp phụ ion kim loại nặng vật liệu có ưu điểm bền mơi trường axit thuận lợi q trình tách từ tính để thu hồi, tái sử dụng Kết cho thấy, với mẫu vật liệu khả hấp phụ ion Cu(II) tốt so với ion Pb(II) Cr(III) Ở ba ion kim loại mẫu chitosan oxit sắt từ cho hiệu suất xử lí cao Do chúng em chọn mẫu chitosan oxit sắt từ để tiến hành nghiên cứu hấp phụ ion kim loại 2.1.2 Khảo sát hấp phụ ion Pb(II), Cr(III), Cu(II) theo thời gian mẫu chitosan oxit sắt từ Nghiên cứu trình hấp phụ theo thời gian việc cần thiết quan trọng, kết nghiên cứu cho biết phụ thuộc nồng độ ion Pb(II), Cr(III), Cu(II) cịn lại dung dịch vào thời gian, từ xác định khoảng thời gian hợp lý để kết thúc trình hấp phụ Kết bảng 3.2, hình 3.5 Bảng 3.2 Ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ mẫu chitosan oxit sắt từ Thời gian (phút) Pb(II) Cr(III) Cu(II) Co =100 mg/L Co = 100 mg/L Co =100 mg/L 10 70,26 73,64 62,76 30 54,89 56,85 38,64 60 24,76 28,32 19,16 90 15,61 18,13 12,89 120 12,63 16,26 8,45 10 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc nồng độ ion Pb(II), Cr(III), Cu(II) vào thời gian hấp phụ Từ kết bảng 3.2 hình 3.5 cho thấy thời gian hấp phụ có ảnh hưởng đến hấp phụ Với ba ion Pb(II), Cr(III), Cu(II) khoảng thời gian khảo sát từ 10 ÷ 120 phút, chúng em thấy nồng độ ion kim loại giảm nhanh Hiệu suất hấp phụ sau 120 phút ion kim loại với Pb(II) đạt 87,37%, với Cr(III) đạt 83,74% Cu(II) đạt 91,55% 2.1.3 Khảo sát ảnh hưởng pH tới hấp phụ ion Pb(II), Cr(III), Cu(II) mẫu chitosan oxit sắt từ Trong nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nước, pH yếu tố trọng nghiên cứu Bởi pH có vai trị quan trọng, định khả hấp phụ tốt hay không vật liệu hấp phụ Tiến hành khảo sát điều kiện hấp phụ theo pH để tìm pH tối ưu cho trình hấp phụ Kết bảng 3.3, hình 3.6 Bảng 3.3 Ảnh hưởng pH đến hấp phụ mẫu chitosan oxit sắt từ Pb(II) Cr(III) Cu(II) pH Co = 100 mg/L Co = 100 mg/L Co =100 mg/L 3,0 4,0 5,0 6,0 43,86 36,27 24,65 12,63 52,91 43,14 32,83 12,26 11 35,87 29,34 18,23 8,45 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc nồng độ ion Pb(II), Cr(III), Cu(II) vào pH Khả hấp phụ ion Pb, Cr, Cu mẫu chitosan oxit sắt từ tăng theo giá trị pH từ 3,0 đến 6,0 Bảng 3.3 cho biết nồng độ ion kim loại lại dung dịch sau khoảng thời gian 120 phút giá trị pH 3,0, 4,0, 5,0, 6,0 Kết thực nghiệm cho thấy, pH tăng từ 3,0÷6,0 Pb(II), Cr(III) Cu(II) hiệu suất hấp phụ mẫu chitosan oxit sắt từ cation kim loại tăng Điều giải thích: pH thấp, nồng độ ion H + cao nên có cạnh tranh với cation kim loại hấp phụ, kết làm giảm hấp phụ cation kim loại chitosan oxit sắt từ Ngược lại, pH cao, nồng độ ion H+ giảm, nồng độ cation kim loại gần khơng đổi q trình hấp phụ cation kim loại xảy phản ứng trao đổi ion H+ - Mn+ (M: kim loại) Có thể thấy pH=6,0 q trình hấp phụ xảy đạt hiệu suất cao Tại giá trị pH=6,0 hiệu suất hấp phụ Pb(II) đạt 87,37% cao khoảng gần 57,63 so với pH=3,0, hiệu suất hấp phụ Cr(III) đạt 83,74% pH=6,0 hiệu suất hấp phụ Cu(II) đạt 91,55% pH=6,0 Đây kết khả quan, thuận lợi cho q trình hấp phụ thực tế pH mơi trường nước tự nhiên nằm khoảng 6-7 Ở pH > 7, nồng độ ion kim loại giảm nhanh có hình thành phức hiđroxo ion kim loại Chính nghiên cứu q trình hấp phụ xảy mơi trường axit yếu Do chúng tơi chọn pH=6,0 để tiến hành nghiên cứu giải hấp ion Pb(II), Cr(III) Cu(II) 2.3 Khảo sát khả giải hấp tái sử dụng mẫu chitosan oxit sắt từ 2.3.1 Khả giải hấp Sau khảo sát khả hấp phụ chitosan oxit sắt từ ion kim 12 loại nặng, tiến hành giải hấp ion khỏi vật liệu hấp phụ dung dịch NaOH dung dịch EDTA Kết nghiên cứu cho thấy dùng dung dịch EDTA 0,2M NaOH 0,2M để tiến hành giải hấp ion Pb(II), Cr(III) Cu(II) cho hiệu tương đối tốt, hiệu suất giải hấp NaOH tốt EDTA ba ion kim loại Trong điều kiện thí nghiệm, khả giải hấp ion kim loại chênh lệch không nhiều Hiệu suất giải hấp NaOH (C=0,2M) Pb(II) 69,64%, với Cr(III) 70,68% Cu(II) 68,47% 2.3.2 Khả tái sử dụng vật liệu hấp phụ Một vấn đề quan trọng vật liệu hấp phụ ứng dụng rộng rãi thực tế phải có khả tái sử dụng Bảng 3.4 kết hấp phụ ion kim loại mẫu Chitosan oxit sắt từ tái sinh Bảng 3.4 Khả hấp phụ ion Pb(II), Cr(III), Cu(II) chitosan oxit sắt từ tái sinh Ion Co (mg/L) H (%) Pb(II) 100 80,97 Cr(III) 100 72,59 Cu(II) 100 64,25 Kết bảng 3.4 cho thấy, Chitosan oxit sắt từ sau tái sinh khả hấp phụ ion kim loại Hiệu suất hấp phụ mẫu chitosan oxit sắt từ tái sinh giảm so với mẫu chitosan oxit sắt từ mới, hiệu suất hấp phụ ion Pb(II) chitosan oxit sắt từ tái sinh đạt 80,97% giảm 6,40% so với mẫu chitosan oxit sắt từ (hiệu suất 87,37%), hiệu suất hấp phụ ion Cr(III) chitosan oxit sắt từ tái sinh đạt 72,59% giảm 11,15% so với mẫu chitosan oxit sắt từ hiệu suất hấp phụ ion Cu(II) chitosan oxit sắt từ tái sinh 64,25% giảm 10,54% so với mẫu chitosan oxit sắt từ Khả tái sinh chitosan oxit sắt từ khơng tốt phần chitosan bị q trình hấp phụ Ngồi ra, để đưa mẫu chitosan oxit sắt từ tổng hợp ứng dụng thực tế, chúng em tiến hành nhồi chitosan vào buret để tiến hành xử lí dung dịch CuSO4 Kết định tính nhìn mắt thường hình vẽ 3.7 Từ kết trực quan mắt chúng em thấy màu xanh dung dịch CuSO trước sau xử lí có thay đổi màu Cốc đựng dung dịch CuSO sau cho chảy qua cột chứa chitosan oxit sắt từ với tốc độ 1ml/phút bị nhạt dần màu xanh Điều chứng tỏ lượng CuSO4 bị giữ lại cột 13 Hình 3.7 Kết xử lí CuSO4 chitosan tổng hợp 2.4 Kế hoạch nghiên cứu - Chúng em tiếp tục nghiên cứu điều kiện, yếu tố ảnh hưởng đến q trình xử lí ion kim loại ảnh hưởng nhiệt độ… - Hồn thiện mơ hình cột lọc nước chứa chitosan chitosan oxit sắt từ để ứng dụng vào xử lí ion kim loại nặng quy mơ nhỏ - Tối ưu hóa việc lựa chọn chất để tái hoàn nguyên lại xúc tác - Tiếp tục ứng dụng chitosan từ vỏ tôm để thay cho hàn the chế biến giị chả 14 Phần IV: Kết luận Qua q trình khảo sát nghiên cứu dựa kết thực nghiệm thu tơi có kết luận sau: Đã chế tạo được chitosan hạt nano chitosan - oxit sắt từ theo phương pháp đồng kết tủa Kết cho thấy mẫu thu chứa đơn pha Fe3O4 kích thước trung bình lớp lõi oxit sắt từ 36,8 nm Mẫu vật liệu tổng hợp có liên kết chitosan với oxit sắt từ Đã khảo sát khả hấp phụ mẫu vật liệu ion Pb(II), Cr(III) Cu(II) Kết cho thấy: Các mẫu vật liệu có khả hấp phụ ion kim loại dung dịch nước Mẫu chitosan oxit sắt từ cho kết xử lí tốt nhất, đạt hiệu suất 80% với Pb(II) Cr(III) 90% với Cu(II) Thời gian đạt cân hấp phụ mẫu chitosan oxit sắt từ ba ion kim loại 120 phút pH tối ưu cho trình hấp phụ ion kim loại vật liệu chitosan oxit sắt từ pH=6,0 Đã bước đầu nghiên cứu khả giải hấp phụ mẫu vật liệu dung dịch NaOH 0,2M EDTA 0,2M cho kết tương đối tốt Bước đầu nghiên cứu khả tái sử dụng mẫu vật liệu, khả hấp phụ mẫu lần thứ giảm khoảng 5-10% so với mẫu sử dụng lần Bước đầu tiến hành nhồi cột xử lí dung dịch CuSO 4, kết xử lí tương đối tốt Từ chúng em thấy ứng dụng vào thực tế xử lí nước bị ô nhiễm kim loại nặng qui mô hộ gia đình 15 Tài liệu tham khảo Mini Namdeo, S.K Bajpai: “Chitosan–magnetite nanocomposites (CMNs) as magnetic carrier particles for removal of Fe(III) from aqueous solutions” http://www.elsevier.com Karina Donadel , Marcos D.V Felisberto , Valfredo T Fávere , Mauricio Rigoni: “Synthesis and characterization of the iron oxide magnetic particles coated with chitosan biopolymer” http://www.eslevier.com “Đặc điểm chitin – chitosan” Hoahocvietnam.com Đỗ Quang Trung (2005), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hấp phụ có từ tính khảo sát khả ứng dụng xử lí nước nước thải, Đề tài Nghiên cứu Khoa học, ĐHKHTN-ĐHQGHN Trần Thị Hồng Vân, Trịnh Quyết Thắng, Trần Minh Đức, Đào Văn Bảy Nguyễn Quang Tuyển (2014), “Tổng hợp nghiên cứu sử dụng hạt nano chitosanoxit sắt từ để xử lí Asen nước sinh hoạt”, Tạp chí Khoa học ĐHSPHN, 4, 9-18 16 ... trình ? ?Chế tạo chitosan từ vỏ tôm ứng dụng xử lí kim loại nặng (Cu, Pb, Cr) gây nhiễm mơi trường? ?? Chitosan polime sinh học có khả tạo phức hấp phụ ion kim loại nặng, thân thiện với môi trường, ... vỏ tôm nhà máy chế biến thủy sản gây ô nhiêm môi trường, chúng em chế tạo loại vật liệu thân thiện với mơi trường, có tính ứng dụng cao đời sống, đặc biệt vỏ tôm thải môi trường nguồn gây ô nhiễm. .. trường nguồn gây ô nhiễm môi trường lớn chúng em tận dụng nguồn gây nhiễm để chế tạo vật liệu thân thiện với môi trường ứng dụng để xử lí mơi trường, ngồi chitosan thay hàn the chế biến giò, chả, làm