Nghiên cứu đặc trưng và khả năng xử lý dư lượng kháng sinh trong nước của than sinh học tổng hợp từ thân cây sả

Trang 1 LƯƠNG THỊ LỆ TRANG NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG VÀ KHẢ NĂNG XỬ LÝ DƯ LƯỢNG KHÁNG SINH TRONG NƯỚC CỦA THAN SINH HỌC TỔNG HỢP TỪ THÂN CÂY SẢ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Trang 2 LƯƠNG THỊ LỆ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LƯƠNG THỊ LỆ TRANG NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG VÀ KHẢ NĂNG XỬ LÝ DƯ LƯỢNG KHÁNG SINH TRONG NƯỚC CỦA THAN SINH HỌC TỔNG HỢP TỪ THÂN CÂY SẢ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN – 2023 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LƯƠNG THỊ LỆ TRANG NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG VÀ KHẢ NĂNG XỬ LÝ DƯ LƯỢNG KHÁNG SINH TRONG NƯỚC CỦA THAN SINH HỌC TỔNG HỢP TỪ THÂN CÂY SẢ Chuyên ngành: HÓA PHÂN TÍCH Mã số : 8.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Trương Thị Thảo THÁI NGUYÊN – 2023 i LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ, chuyên ngành Hóa Phân tích, Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên, tôi đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trương Thị Thảo, khoa Hóa học, Đại học Khoa học, đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trong Ban chủ nhiệm Khoa Hóa học, ban giám hiệu Trường Đại học Khoa học; trường THCS Tràng An – thị xã Đông Triều đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo của thầy cô, các cán bộ phụ trách phòng thí nghiệm, anh chị em tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên Tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn tin tưởng, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết Từ đầy đủ Nghĩa tắt AMO Amoxicillin Kháng sinh amoxicillin BET Brunauer-Emmett-Teller Thuyết hấp phụ BET EDX Engnergy-dispersive X-ray Phổ tán sắc năng lượng tia X spectroscopy FTIR Fourier Transform Infrared Quang phổ hồng ngoại Spectroscopy HTC Hydrothermal Carbonization Phương pháp carbon hóa thủy nhiệt PBP Penicillin Kháng sinh penicillin SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét TSHS Than sinh học sả UV-Vis UltraViolet-Visible Spectroscopy Phổ tử ngoại khả kiến XRD X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT……………………………………… ii MỤC LỤC …………………………………………………………………iii DANH MỤC CÁC BẢNG…………………………………………………vi DANH MỤC HÌNH ẢNH………………………………………………….vii MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 4 1.1 Tổng quan về kháng sinh Amoxicillin 4 1.1.1 Giới thiệu về kháng sinh Amoxicillin 4 1.1.2 Ứng dụng của kháng sinh AMO 5 1.1.3 Cơ chế kháng kháng sinh AMO của sinh vật 5 1.1.4 Sự ảnh hưởng của kháng sinh đối với môi trường 6 1.2 Tổng quan về vật liệu than sinh học 7 1.2.1 Giới thiệu than sinh học 7 1.2.2 Tổng hợp than sinh học .9 1.2.3 Phương pháp carbon hóa thủy nhiệt (HTC) 12 1.2.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng của than sinh học trong hấp phụ dư lượng kháng sinh từ môi trường nước 14 1.3 Tổng quan về phụ phẩm bã tinh dầu sả 15 1.3.1 Giới thiệu về cây sả 15 1.3.2 Một số nghiên cứu chế tạo than sinh học từ sả và ứng dụng .17 1.4 Phương pháp hấp phụ 18 1.4.1 Hiện tượng hấp phụ 18 1.4.2 Các thuyết hấp phụ 20 1.4.3 Động học hấp phụ 22 1.5 Các phương pháp nghiên cứu vật liệu và định lượng kháng sinh 23 iv 1.5.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 24 1.5.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 25 1.5.3 Phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR) .26 1.5.3 Phương pháp đo diện tích bề mặt (BET) .27 1.5.4 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis 28 1.5.5 Định lượng kháng sinh AMO trong dung dịch bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-Vis theo phương pháp đường chuẩn 29 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 31 2.1 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 31 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 31 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu 31 2.2 Hóa chất, dụng cụ 32 2.2.1 Hóa chất 32 2.2.2 Dụng cụ .32 2.3 Tổng hợp vật liệu 33 2.4 Các đặc trưng vật liệu 34 2.5 Phương pháp định lượng AMO bằng phương pháp đo UV-Vis 35 2.6 Xác định khả năng hấp phụ AMO của TSHS 36 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 38 3.1 Đặc trưng vật liệu than sinh học 38 3.1.1 Đặc trưng cấu trúc và thành phần nguyên tố 38 3.1.2 Đặc điểm bề mặt 41 3.2 Nghiên cứu khả năng hấp phụ AMO trong nước của TSHS 45 3.2.1 Đường chuẩn xác định AMO bằng phương pháp hấp phụ phân tử UV-Vis 45 3.2.2 Ảnh hưởng của pH dung dịch tới khả năng hấp phụ AMO 45 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ AMO tới khả năng hấp phụ 47 3.2.4 Ảnh hưởng của hàm lượng TSHS tới khả năng hấp phụ AMO 48 v 3.2.5 Ảnh hưởng của thời gian tới khả năng hấp phụ AMO 49 3.3 Nghiên cứu lý thuyết quá trình hấp phụ 50 3.3.1 Nghiên cứu đường đẳng nhiệt hấp phụ 50 3.3.2 Nghiên cứu động học hấp phụ 52 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 1 Thuộc tính của kháng sinh AMO 4 Bảng 1 2 Phân loại các phương pháp nhiệt phân về điều kiện phản ứng và năng suất của sản phẩm 9 Bảng 2 1 Danh sách các hóa chất thí nghiệm 32 Bảng 2 2 Danh sách dung cụ - thiết bị thí nghiệm 32 Bảng 2 3 Bảng pha dung dịch chuẩn AMO 36 Bảng 3 1 Kết quả phân tích EDX các mẫu TSHS 40 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 1 Đường hấp phụ và dạng tuyến tính của phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 21 Hình 1 2 Sơ đồ nguyên tắc của phép đo nhiễu xạ tia X 25 Hình 1 3 Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử quét 26 Hình 1 4 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của P/V(Po-P) vào P/Po 27 Hình 2 1 Quy trình điều chế vật liệu hydrochar từ bã sả 33 Hình 2 2 Quy trình điều chế hydrochar hoạt hóa ngâm tẩm KOH 34 Hình 3 1 Giản đồ phổ XRD của TSHS thủy nhiệt theo nhiệt độ khi không và có hoạt hóa (a), theo thời gian (b) 38 Hình 3 2 Phổ EDX của mẫu TSHS theo thời gian: LH240 KOH 3h; LH240 KOH 5h; LH240 KOH 10h và LH240 KOH 15h 40 Hình 3 3 Ảnh SEM của mẫu TSHS thủy nhiệt theo thời gian: (a) mẫu LH240 KOH 3h; (b) mẫu LH240 KOH 5h; (c) mẫu LH240 KOH 10h; (d) mẫu LH240 KOH 15h 41 Hình 3 4 Phổ IR của mẫu TSHS thủy nhiệt theo thời gian 42 Hình 3 5 Đường đẳng nhiệt hấp phụ nitrogen 43 Hình 3 6 Đồ thị xác định pHpzc của TSHS 44 Hình 3 7 Đường chuẩn xác định AMO bằng thiết bị UV-Vis 45 Hình 3 8 Ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ AMO của TSHS 46 Hình 3 9 Cấu tạo và giá trị pKa tương ứng của các nhóm chức AMO 47 Hình 3 10 Ảnh hưởng của nồng độ AMO tới khả năng hấp phụ của TSHS 48 Hình 3 11 Ảnh hưởng của hàm lượng tới khả năng hấp phụ AMO của TSHS 49 Hình 3 12 Ảnh hưởng của thời gian tới khả năng hấp phụ AMO của TSHS50 Hình 3 13 Dữ liệu thực nghiệm theo các mô hình hấp phụ Langmuir, Freundlich và Temkin 51 Hình 3 14 Đồ thị mô tả động học hấp phụ AMO của vật liệu 52