xác định chì trong nước bằng phương pháp phổ nguyên tử sử dụng kỹ thuật chiết điểm đám mây cpe với vật liệu tio2 mno4 fe3o4 nanocomposite

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN THANH PHONG XÁC ĐỊNH CHÌ TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ NGUYÊN TỬ SỬ DỤNG KỸ THUẬT CHIẾT ĐIỂM ĐÁM MÂY CPE VỚI VẬT LI

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRẦN THANH PHONG

XÁC ĐỊNH CHÌ TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ NGUYÊN TỬ SỬ DỤNG

KỸ THUẬT CHIẾT ĐIỂM ĐÁM MÂY (CPE) VỚI VẬT LIỆU TiO2/Mn3O4/Fe3O4

luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop

luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop

luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop

luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop

Trang 2

Công trình được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Hóa học Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh và Trung tâm Chất lượng nước và Môi trường – Viện Quy hoạch Thủy lợi Miền Nam

Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Thị Thanh Thúy

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 27 tháng 07 năm 2021

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 GS.TS Lê Văn Tán - Chủ tịch Hội đồng

2 PGS.TS Nguyễn Ngọc Tuấn - Phản biện 1 3 PGS.TS Trần Hoàng Phương - Phản biện 2 4 PGS.TS Nguyễn Văn Cường - Ủy viên 5 TS Cao Xuân Thắng - Thư ký

Trang 3

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: TRẦN THANH PHONG MSHV: 17000581 Ngày 22 tháng 05 năm sinh 1985 Nơi sinh: Đồng Nai

Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã chuyên ngành: 6044018

I TÊN ĐỀ TÀI:

Xác định chì (Pb) trong nước bằng phương pháp phổ nguyên tử sử dụng kỹ thuật chiết điểm đám mây (CPE) với vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tổng hợp vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng quá trình tổng hợp vật liệu - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng quá trình chiết

- Ứng dụng phân tích Pb trong mẫu nước

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: QĐ số 1119/QĐ-ĐHCN ngày 14/06/2019 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/2020

IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trần Thị Thanh Thúy

Tp Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 10 năm 2020

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

TS Trần Thị Thanh Thúy

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA CN HÓA HỌC

Trang 4

i

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được văn thạc sĩ chuyên ngành Hóa phân tích này, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, động viên từ thầy cô và bè bạn Qua trang viết này tôi xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô hướng dẫn TS Trần Thị Thanh Thúy, cùng các thầy cô Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt những kỹ năng cơ bản, những kinh nghiệm quý báu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo Trung tâm Chất lượng nước và Môi trường – Viện Quy hoạch Thủy lợi Miền Nam cùng các anh, chị đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Sau cùng, tôi xin cảm ơn các bạn, anh chị trong lớp cao học CHHPT7A đã luôn ủng hộ, tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn này

Trân trọng

TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2020

Học viên

Trần Thanh Phong

Trang 5

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Trong nghiên cứu này, hệ vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite đã được tổng hợp thành công bằng phương pháp đồng kết tủa Kết quả phân tích tính chất của vật liệu bằng phương pháp SEM thể hiện vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 có dạng hạt, kích thước khoảng 70 – 80 nm và phân bố tương đối đồng đều Kết quả EDX và XRD cho thấy vật liệu đã được tổng hợp thành công với các thành phần phù hợp Kết quả BET cho thấy diện tích bề mặt riêng của vật liệu là 41 m2/g Các thông số của quy trình chiết điểm đám mây được khảo sát để đảm bảo hiệu suất chiết ion chì trong mẫu nước đạt tối đa Kết quả cho thấy khi sử dụng 10 mg vật liệu với tỷ lệ 1:1:0,5, 10 mL Triton X–100 (10%), 1 mL NaCl 1M trong dung dịch trung tính ở nhiệt độ 80oC, thời gian chiết là 40 phút thì hiệu suất chiết hấp phụ Pb2+ 2 mg/L đạt 96% Tiếp theo đó, các thông số giải hấp phụ ion Pb2+ như thể tích và nồng độ của dung dịch giải hấp, thời gian giải hấp, … cũng được khảo sát Kết quả cho thấy khi sử dụng 5 mL HNO3 1M trong CH3OH với thời gian lắc trong 5 phút thì hiệu suất giải hấp phụ ion Pb2+ đạt 97%

Vật liệu và quy trình chiết điểm đám mây được áp dụng để chiết hấp phụ ion Pb2+ trong mẫu nước Trong phương pháp này, các ion Pb2+ được hấp phụ trên vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite và chuyển vào pha chất hoạt động bề mặt trong quá trình chiết CPE Sau đó, các ion Pb2+ được giải hấp phụ bằng dung dịch HNO3 trong CH3OH và được phân tích bằng phương pháp phổ hấp thu nguyên tử GF-AAS Ion Pb2+ được được xác định bằng phương pháp GF-AAS với các điều kiện tối ưu trong khoảng tuyến tính 0 – 80 μg/L (r2 = 0.998) với giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng lần lượt là 3 μg/L và 10 μg/L; độ lệch chuẩn của phương pháp nhỏ hơn 5% và hiệu suất thu hồi của phương pháp khoảng 96% Phương pháp tối ưu đã được áp dụng để phân tích hàm lượng chì trong các mẫu nước tại cầu Sài Gòn và Kênh N46 ở khu vực TPHCM

Từ khóa: TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite, CPE, Pb, GF-AAS

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 6

iii

ABSTRACT

The synthesis of TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite was successful using precipitation method The SEM result shows that the TiO2/Mn3O4/Fe3O4nanocomposite is granular in shape, about 70 – 80 nm in size and distributed relatively uniform The EDX and XRD results show that the material has been successfully synthesized with the right components and characteristics The specific surface area of the TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite material is 41 m2/g by BET result The parameters of the cloud extraction procedure were investigated to ensure maximum lead ion extraction efficiency in water samples The cloud point extraction results are achieved 95-97% with the following optimal parameters: 10 mg of the TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite material in a ratio of 1:1:1, extraction time in 40 minutes, 10 mL of 10% Triton X–100 solution, 1 mL of 1M NaCl in neutral solution at 80oC, … Afterwards, parameters for the desorption of Pb2+ ions such as volume and concentration of the desorption solution, the time of desorption, … were were also investigated The results showed that when using 5 mL of 1M HNO3 in CH3OH with shaking time for 5 minutes, the Pb2+ ion desorption efficiency reached 97%

The TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite material and cloud point extraction method were applied for adsorption and extraction of Pb2 + ions in water samples In this method, Pb2 + ions are adsorbed to the TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite material and transferred to the surfactant phase Triton X–100 during CPE extraction Then, Pb2+ ions are desorpted with HNO3 solution in CH3OH and analyzed by atomic absorption spectroscopy (GF-AAS) The Pb2+ ions are determined by GF-AAS method with optimal conditions in the linear range 0 - 80 μg/L (r2 = 0.998) with detection limit and quantitative limit of 3 μg/L and 10 μg/L, respectively; the standard deviation of the method is less than 5% and the recovery efficiency of the method is about 96% The proposed method was applied to analyze lead content in water samples at Saigon Bridge and N46 Canal in Ho Chi Minh area

Keywords: TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite, CPE, lead, GF-AAS

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 7

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên Trần Thanh Phong là học viên cao học chuyên ngành Hóa Phân Tích, lớp CHHPT7A của trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh

Tôi cam đoan những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là công trình của riêng tôi và giảng viên hướng dẫn TS Trần Thị Thanh Thúy, Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh

Những kết quả nghiên cứu của các tác giả khác và các số liệu được sử dụng trong luận văn đều có trích dẫn đầy đủ

Học viên

Trần Thanh Phong

Trang 8

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

3.1 Đối tượng nghiên cứu 2

3.2 Phạm vi nghiên cứu 3

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tổng quan về chì 4

1.1.1 Tính chất vật lý, hóa học của chì 4

1.1.2 Ứng dụng của chì 6

1.1.3 Độc tính của chì 7

1.2 Tổng quan về Vật liệu nano 8

1.2.1 Giới thiệu nano TiO2 13

1.2.2 Giới thiệu về nano Fe3O4 15

1.2.3 Giới thiệu về nano Mn3O4 16

1.3 Phương pháp đồng kết tủa tổng hợp vật liệu nano 17

1.4 Tổng quan kỹ thuật chiết điểm đám mây CPE 18

1.5 Phương pháp đo phổ hấp thu nguyên tử (AAS) 19

Trang 9

vi

1.6 Tình hình nghiên cứu 20

1.6.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 20

1.6.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 21

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 23

2.1 Hóa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 23

2.1.1 Hóa chất, chất chuẩn thí nghiệm 23

2.3 Phương pháp nghiên cứu thành phần và cấu trúc vật liệu 30

2.4 Khảo sát các yếu tố tổng hợp vật liệu ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ chì 30

2.4.1 Khảo sát điểm đẳng điện (pHpzc) của vật liệu 31

2.4.2 Khảo sát ảnh khả năng hấp phụ của vật liệu 31

2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của lượng vật liệu 31

2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ của hệ vật liệu 32

2.4.5 Khảo sát ảnh hưởng thời gian nung 33

2.4.6 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung 34

2.4.7 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ khuấy 35

2.5 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng qui trình xử lý mẫu bằng CPE kết hợp vật liệu nano TiO2/Mn3O4/Fe3O4 Composite 36

2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 36

2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian chiết 36

2.5.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ chiết 37

2.5.4 Khảo sát ảnh hưởng của Triton X-100 38

2.5.5 Khảo sát ảnh hưởng của chất điện ly 39

2.5.6 Khảo sát ảnh hưởng ion lạ 40

Trang 10

vii

2.6 Khảo sá các yếu tốt ảnh hưởng đến khả năng giải hấp của vật liệu 41

2.6.1 Khảo sát nồng độ chất giải hấp 41

2.6.2 Khảo sát thể tích chất giải hấp 41

2.6.3 Khảo sát thời gian lắc 41

2.7 Khảo sát khả năng tái sử dụng vật liệu 42

2.8 Thẩm định phương pháp 43

2.8.1 Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn 43

2.8.2 Xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp 44

2.8.3 Độ lặp lại và độ lệch chuẩn (RSD) 44

2.8.4 Hiệu suất thu hồi 45

2.9 Ứng dụng xác định chì trong mẫu nước 46

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48

3.1 Kết quả đánh giá tính chất vật liệu tổng hợp bằng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại 48

3.1.1 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 48

3.1.2 Phương pháp đo phổ tán sắc năng lượng tia X(EDX) 49

3.1.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 50

3.1.4 Phương pháp hấp phụ đa lớp (BET) 52

3.2 Kết quả khảo sát các yếu tố tổng hợp vật liệu ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ chì 53

3.2.1 Xác định điểm đẳng điện 53

3.2.2 Khả năng hấp phụ của vật liệu 54

3.2.3 Ảnh hưởng của lượng vật liệu 56

3.2.4 Ảnh hưởng tỷ lệ của hệ vật liệu 57

3.2.5 Ảnh hưởng thời gian nung 59

3.2.6 Ảnh hưởng nhiệt độ nung 60

3.2.7 Ảnh hưởng nhiệt độ khuấy khi tổng hợp vật liệu 61

3.3 Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng qui trình xử lý mẫu bằng CPE kết hợp vật liệu nano TiO2/Mn3O4/ Fe3O4 nanocomposite 62

3.3.1 Ảnh hưởng pH 62

Trang 11

viii

3.3.2 Ảnh hưởng thời gian chiết 63

3.3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ chiết 65

3.3.4 Ảnh hưởng của lượng Triton X-100 65

3.3.5 Ảnh hưởng của chất điện ly 67

3.3.6 Ảnh hưởng của ion lạ 68

3.4 Kết quả khảo sát các yếu tổ ảnh hưởng đến khả năng giải hấp của vật liệu 69

3.6.1 Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn 72

3.6.2 Kết quả xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp 74

3.6.3 Kết quả xác định độ lặp lại và độ lệch chuẩn (RSD) 74

3.6.4 Kết quả xác định hiệu suất thu hồi 75

3.7 Kết quả phân tích mẫu nước 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

PHỤ LỤC 86

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 93

Trang 12

ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cân bằng chì trong cơ thể con người 7

Hình 1.2 Vòng tuần hoàn của chì trong môi trường 8

Hình 1.3 Đường đẳng nhiệt Langmuir và đồ thị sự phụ thuộc của C/q vào C 12

Hình 1.4 Tinh thể anatase: (a) dạng trong tự nhiên; (b) cấu trúc tinh thể 13

Hình 1.5 Tinh thể Rutil: (a) dạng trong tự nhiên; (b) cấu trúc tinh thể 13

Hình 1.6 Tinh thể Ferit: (a) cấu trúc của Fe3O4; (b) ô mạng con của Fe3O4 15

Hình 1.7 Cấu trúc spinel đảo của Fe3O4 16

Hình 1.8 Cấu trúc của Mn3O4 17

Hình 1.9 Phương pháp chiết CPE 19

Hình 3.2 Kết quả phổ EDX của hệ vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 49

Hình 3.3 kết quả ảnh chụp EDX của hệ vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 50

Hình 3.4 Ảnh chụp XRD của vật liệu 51

Hình 3.5 Đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ của vật liệu tổng hợp 52

Hình 3.6 Phân bố mao quản của vật liệu tổng hợp 53

Hình 3.7 Đồ thị 'pH theo pHi của vật liệu tổng hợp 54

Trang 13

x

Hình 3.8 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ của vật liệu vào nồng độ Pb ban đầu 55

Hình 3.9 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của vật liệu 55

Hình 3.10 Dạng tuyến tính của phương trình hấp phụ Langmuir 55

Hình 3.11 Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ 56

Hình 3.12 Tỷ lệ hệ vật liệu TiO2/Mn3O4 58

Hình 3.13 Hiệu suất hấp phụ của các hệ vật liệu 58

Hình 3.14 Tỷ lệ hệ vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 58

Hình 3.15 Hiệu suất hấp phụ của vật liêu theo thời gian nung 59

Hình 3.16 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hiệu suất hấp phụ vật liệu 60

Hình 3.17 Ảnh hưởng nhiệt độ khuấy đến hiệu suất hấp phụ vật liệu 61

Hình 3.18 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất chiết 62

Hình 3.19 Ảnh hưởng thời gian lắc đến hiệu suất chiết 63

Hình 3.20 Ảnh hưởng thời gian tách pha đến hiệu suất chiết 63

Hình 3.21 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất chiết 64

Hình 3.22 Ảnh hưởng của nồng độ Triton X – 100 đến hiệu suất chiết 65

Hình 3.23 Ảnh hưởng của thể tích Triton X – 100 đến hiệu suất chiết 66

Hình 3.24 Ảnh hưởng của chất điện ly đến hiệu suất chiết 67

Hình 3.25 Ảnh hưởng của nồng độ chất điện ly đến hiệu suất chiết 67

Hình 3.26 Ảnh hưởng của ion khác đến hiệu suất chiết 68

Hình 3.27 Kết quả khảo sát nồng độ chất giải hấp 69

Hình 3.28 Kết quả khảo sát thể tích chất giải hấp 70

Hình 3.29 Kết quả khảo sát thời gian lắc 71

Hình 3.30 Khả năng tái sử dụng vật liệu 72

Hình 3.31 Khoảng tuyến tính Pb 73

Hình 3.32 Đường chuẩn Pb 73

Trang 14

xi

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các thông số vật lý của tinh thể TiO2 14

Bảng 2.1 khảo sát pHpzc 31

Bảng 2.2 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu 32

Bảng 2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ của hệ vật liệu 33

Bảng 2.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian nung 34

Bảng 2.5 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung 35

Bảng 2.6 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ khuấy 35

Bảng 2.7 Khảo sát ảnh hưởng pH 36

Bảng 2.8 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lắc và chiết 37

Bảng 2.9 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ chiết 38

Bảng 2.10 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Triton X – 100 38

Bảng 2.11 Khảo sát ảnh hưởng thể tích Triton X – 100 39

Bảng 2.12 Khảo sát ảnh hưởng chất điện ly 39

Bảng 2.13 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất điện ly 40

Bảng 2.14 Khảo sát ảnh hưởng ion lạ 40

Bảng 2.15 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất giải hấp 41

Bảng 2.16 Khảo sát ảnh hưởng thể tích chất giải hấp 42

Bảng 2.17 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lắc 42

Bảng 2.18 Xây dựng đường chuẩn 44

Bảng 2.19 Khảo sát LOD 44

Bảng 2.20 Khảo sát độ lặp lại 45

Bảng 2.21 Khảo sát hiệu suất thu hồi 46

Bảng 3.1 Kết quả EDX của hệ vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 49

Bảng 3.2 Các thông số đặc trưng của vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 52

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát điểm đẳng điện 53

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu 54

Bảng 3.5 Giá trị qmax của một số chất hấp phụ chì 56

Trang 15

xii

Bảng 3.6 Kết quả khảo sát của lượng vật liệu 56

Bảng 3.7 Kết quả khảo sát tỷ lệ hệ vật liệu 57

Bảng 3.8 Kết quả khảo sát thời gian nung 60

Bảng 3.9 Kết quả khảo sát nhiệt độ nung 60

Bảng 3.10 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ khuấy 61

Bảng 3.11 Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH 62

Bảng 3.12 Kết quả khảo sát thời gian chiết 63

Bảng 3.13 Kết quả khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ chiết 65

Bảng 3.14 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Triton X – 100 66

Bảng 3.15 Kết quả khảo sát chất điện ly 67

Bảng 3.16 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của ion lạ 69

Bảng 3.17 Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất giải hấp 70

Bảng 3.18 Kết quả khảo sát ảnh hưởng thể tích chất giải hấp 71

Bảng 3.19 Kết quả khảo thời gian lắc 72

Bảng 3.20 Kết quả khảo sát khả năng tái sử dụng vật liệu 72

Bảng 3.21 Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính, xây dựng đường chuẩn 73

Bảng 3.22 Kết quả xây dựng đường chuẩn Pb 74

Bảng 3.23 Kết quả xác định LOD của phương pháp 75

Bảng 3.24 Kết quả độ lặp lại 76

Bảng 3.25 Kết quả tính hiệu suất thu hồi 77

Bảng 3.26 Kết quả phân tích mẫu thật 77

Trang 16

CP Điểm đám mây (cloud point)

CMC Critical micelle concentration (nồng độ micellar tới hạn)

CPE Cloud point extraction- Chiết điểm đám mây

GF – AAS Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử sử dụng lò graphite

ICP-MS Phương pháp Quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần kết nối khối phổ

IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry (Liên minh Quốc tế về Hóa học cơ bản và Hóa học ứng dụng)

LOD Giới hạn phát hiện

LOQ Giới hạn định lượng

SEM Scanning Electron Microscope – Kính hiển vi điện tử quét

BET Brunauer-Emmett-Teller – Phương pháp hấp phụ đa lớp

XRD X-Ray Diffraction – Nhiễu xạ tia X

EDX Energy-dispersive X-ray spectroscopy – Phổ tán sắc năng lượng tia X

UV-vis Ultraviolet – visible spectrophotometry (quang phổ tử ngoại khả

kiến)

Trang 17

1

MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề

Nước là tài nguyên thiên nhiên quý giá, là thành phần chủ yếu của môi trường sống, có vai trò không thể thay thế trong toàn bộ sự sống Ngày nay, với sự phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật đã và đang làm ô nhiễm trầm trọng nguồn nước, hầu hết nước thải từ các nhà máy, các cơ sở sản xuất tại các khu công nghiệp, khu chế xuất chỉ được xử lí sơ bộ, thậm chí thải trực tiếp ra môi trường, hậu quả là gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng Các nguồn nước bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, các vi khuẩn gây bệnh và nhất là các chất độc hại như kim loại nặng Các kim loại nặng, đặc biệt là chì đang được đặc biệt quan tâm do khả năng tồn lưu lâu dài của chúng trong môi trường nước, cùng với các độc tính đến đời sống của sinh vật và con người

Chì được ứng dụng nhiều trong một số ngành sản xuất ắc quy, chất nhuộm cho sơn, vật liệu chống phóng xạ hạt nhân, nhựa PVC,… Tuy nhiên, chì và các hợp chất của chì được xếp vào nhóm độc tố đối với cơ thể con người Chì có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các quá trình trao đổi chất như: uống (nước uống), hít thở (không khí), tiêu hóa (ăn các loài động thực vật bị nhiễm chì) Đối với sức khỏe con người, nhiễm độc chì sẽ gây ra các bệnh về tai, máu, gan, xương Khi ngộ độc chì, người lớn thường xuất hiện một số các triệu chứng như nhức đầu, đau bụng, tăng huyết áp,…, lâu ngày bệnh trở thành mãn tính, dẫn đến suy thận, tổn thương thần kinh ngoại vi, giảm chức năng não bộ Trẻ em thường bị ảnh hưởng nghiêm trọng hơn bởi tác nhân chì, đặc biệt là trẻ dưới 6 tuổi vì hệ thần kinh còn non yếu và khả năng thải độc chất của cơ thể phát triển chưa hoàn thiện Cụ thể, cơ thể trẻ em có khả năng hấp thụ chì cao gấp 4-5 lần so với người lớn và thời gian bán phân hủy chì ở trẻ em lâu hơn nhiều so với người lớn [1, 2] Do vậy việc xác định hàm lượng vi lượng chì là nhiệm vụ rất quan trọng trong ngành hóa phân tích Hiện nay có nhiều phương pháp xác định hàm lượng chì trong nước như phổ hấp thu phân tử,

Trang 18

Với những tổng quan về phương pháp xác định ở trên, đề tài “Xác định Pb trong nước bằng phương pháp phổ nguyên tử sử dụng kỹ thuật chiết CPE với vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite” được chọn để nghiên cứu

2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài “Xác định Pb trong nước bằng phương pháp phổ nguyên tử sử dụng kỹ thuật chiết CPE với vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite” được thực hiện với những mục tiêu nghiên cứu cụ thể như sau:

- Tổng hợp vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite

- Xây dựng quy trình xử lý mẫu bằng chiết CPE kết hợp vật liệu nanocomposite - Đánh giá hiệu suất quy trình xử lý mẫu

- Ứng dụng quy trình phân tích mẫu nước

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite - Ion Pb2+ trong nước

Trang 19

3

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tổng hợp vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite và kết hợp kỹ thuật chiết CPE để xác định Pb trong nước bằng phương pháp phổ nguyên tử

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Tiến hành thu thập các bài báo, các luận văn, luận án, các công trình nghiên cứu đã công bố trong nước và quốc tế liên quan đến tổng hợp vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4nanocomposite

Phương pháp nghiên cứu: thực nghiệm

- Tổng hợp vật liệu và khảo sát yếu tố ảnh hưởng quá trình tổng hợp vật liệu - Xây quy trình chiết CPE kết hợp vật liệu

- Ứng dụng cho phân tích mẫu nước

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Tổng hợp thành công vật liệu TiO2/Mn3O4/Fe3O4 nanocomposite

Khảo sát và đánh giá thành công các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu

Xây dựng qui trình, khảo sát và đánh giá thành công các yếu tố ảnh hưởng đến quá

trình xử lý mẫu Phân tích mẫu nước sông Đồng Nai – Sài Gòn

Trang 20

Chì có các đồng vị sau: 202Pb, 204Pb(1,4%), 205Pb, 206Pb(24,1%), 207Pb (22,1%),208Pb (52,4%), 210Pb, Trong các đồng vị trên, đồng vị là 204Pb là bền nhất với chu kỳ bán hủy khoảng 1,4.1017 năm Một đồng vị phân rã từ phóng xạ phổ biến là 202Pb, có chu kỳ bán rã là 53.000 năm [4]

Chì tồn tại ở các trạng thái oxy hoá 0, +2 và +4, trong đó muối chì có hóa trị 2 là hay gặp nhất và có độ bền cao nhất Khoáng chì chủ yếu là galena (PbS), cesurite (PbCO3) và anglesite (PbSO4) Trong đó hàm lượng chì lần lượt là 88%, 68% và 77% [3]

1.1.1 Tính chất vật lý, hóa học của chì

1.1.1.1 Tính chất vật lý

Chì thể hiện rõ rệt nhất tính kim loại trong dãy Ge – Sn – Pb Nó chỉ tồn tại ở dạng kim loại với cách gói gém sít sao kiểu lập phương của các nguyên tố Chì rất nặng nhưng mềm dùng móng tay có thể rạch được và rất dễ dát mỏng [3]

x Tính chất nguyên tử [3]

- Khối lượng nguyên tử: 207,21 đvc - Bán kính nguyên tử: 180 (154) pm - Bán kính cộng hóa trị: 147 pm - Bán kính Van Der Walls: 202 pm

- Trạng thái oxi hóa (oxit): 4,2 (lưỡng tính)

Trang 21

5 x Tính chất và hằng số vật lý [3]

- Bề ngoài: Trắng xám - Trạng thái vật chất: Rắn - Tỉ khối: 11,34 g/cm3 - Điểm nóng chảy: 600,61 K - Nhiệt nóng chảy: 327oC - Điểm sôi: 2022 K - Nhiệt độ sôi: 1737oC x Một số thông tin khác [3]

- Độ âm điện: 2,33 (thang Pauling) - Độ dẫn điện: 4807,7

- Độ dẫn nhiệt: 28,9 W/(m.K) - Thế điện cực: -0,126V

- Năng lượng ion hóa: Bậc 1: 7,42 eV Bậc 2: 15,03 eV Bậc 3: 32,0 eV Bậc 4: 42,3 eV

1.1.1.2 Tính chất hóa học

Chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hóa học Chì bị oxi hóa ở điều kiện thường tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt, bảo vệ không cho chì tiếp xúc bị oxi hóa [3, 5]

2Pb + O2 = 2PbO

Chì tương tác với các halogen và nhiều nguyên tố phi kim khác [3] Pb + X2 = PbX2

Trang 22

6

Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit, nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit HCl loãng và axit H2SO4 dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và PbSO4) Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã được chuyển thành hợp chất tan [3, 5]

PbCl2 + 2HCl = H2PbCl2 PbSO4+ H2SO4= Pb(HSO4)2

Với axit HNO3 bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại [3, 5] 3Pb + 8HNO3 loãng = 3Pb(NO3)2+ 2NO + 4H2O

Khi có mặt của oxi, chì có thể tương tác với nước [3] 2Pb + 2H2O + O2= 2Pb(OH)2 Có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác [3]

2Pb + 4CH3COOH + O2= 2Pb(CH3COO)2+2H2O

Với dung dịch kiềm, chì có thể tương tác khi đun nóng, giải phóng hidro [3] Pb +2KOH +2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2

1.1.2 Ứng dụng của chì

Chì và các hợp chất của chì được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống của con người Chì là thành phần chính tạo nên pin, ắc quy, sử dụng cho xe, chì được sử dụng như chất nhuộm trắng trong sơn và được sử dụng như thành phần mầu trong tráng men Chì được dùng trong dây cáp điện, đầu đạn và các ống dẫn trong công nghiệp hóa học Những lượng chì lớn được dùng để điều chế nhiều hợp kim quan trọng như thiếc hàn, hợp kim chữ in, hợp kim ổ trục… Chì còn được dùng làm các tấm ngăn để chống phóng xạ hạt nhân do chì hấp thụ tốt các tia phóng xạ và tia Rơnghen (tường của phòng thí nghiệm phóng xạ được lót bằng gạch chì mỗi viên thường nặng hơn 10 Kg) [3]

Trang 23

7

1.1.3 Độc tính của chì

Chì là kim loại tương đối phổ biến trong vỏ trái đất và trong tự nhiên Chì nhiễm vào môi trường qua các nguồn như công nghiệp mỏ, than đá, xăng và hệ thống ống dẫn Chì trong không khí là do sự đốt cháy các nhiên liệu làm tăng chỉ số octan được thêm vào dưới dạng Pb(CH3)4 và Pb(C2H5)4 [3, 5]

Hình 1.1 chỉ ra lượng chì bị hấp thụ vào cơ thể con người mỗi ngày [5] Phần lớn người dân thành phố bị hấp thụ chì từ ăn uống 200-300 μg/ngày, nước và không khí cung cấp thêm 10-15 μg/ngày Tổng số chì bị hấp thụ này có khoảng 200 μg chì được thải ra, còn khoảng 25 μg được giữ lại trong xương mỗi ngày [3]

Hình 1.1 Cân bằng chì trong cơ thể con người [3] Mức tiếp xúc chì tối đa hiện nay theo quy định của WHO hiện nay là: - Nước: 0,01 μg/l

- Không khí: 0,5 – 1 μg/m3

- Nơi ở và làm việc: 30 - 60 μg/m3[3] Cơ chế gây độc của chì

Chì từ khí quyển có thể đi vào cơ thể sống qua ô nhiễm thực phẩm, nước, bụi hay trực tiếp qua đường hô hấp gây ra bệnh nhiễm độc chì đối với cơ thể con người Hình 1.2 chỉ ra vòng tuần hoàn của chì trong môi trường [1]

Trang 24

8

Bụi chì vào đường tiêu hóa, khi tới dạ dày bị axit HCl trong dịch vị làm tan ra và độc tính của nó phụ thuộc vào lượng axit HCl trong dạ dày nhiều hay ít Chì qua dạ dày vào ruột, một phần được hấp thu vào máu, phần còn lại không hòa tan, theo phân thải ra ngoài Chì vào máu tới gan, một phần được giữ lại biến thành chất không độc, thải ra ngoài theo mật và phân, phần còn lại trong máu thường tập trung ở các phủ tạng như: Gan, thận, lách và nhất là tập trung ở các đầu xương, dưới dạng chì triphotphat Pb3(PO4)2 không tan sẽ chuyển hóa chì dưới dạng mono hydro photphat dibasic PbHPO4 dễ hòa tan, làm cho chì từ nơi tích chứa chuyển vào máu và làm phát sinh nhiễm độc Tình trạng này có thể xảy ra cả sau khi ngừng tiếp xúc với chì [3]

Hình 1.2 Vòng tuần hoàn của chì trong môi trường

1.2 Tổng quan về Vật liệu nano

Vật liệu nano là vật liệu trong đó có ít nhất một chiều có kích thước nano mét Thông thường vật liệu nano được phân ra thành nhiều loại, phụ thuộc vào trạng thái, cấu trúc và kích thước của vật liệu [8]

Trang 25

9

Trạng thái của vật liệu nano được chia thành ba trạng thái là rắn, lỏng và khí Hiện nay được nghiên cứu nhiều nhất là vật liệu rắn

Về cấu trúc vật liệu được phân chia thành các loại sau [8]:

- Vật liệu nano không chiều: cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn chiều tự do nào cho điện tử (ví dụ: đám nano, hạt nano)

- Vật liệu nano một chiều: hai chiều có kích thước nano, điện tử được tự do trên một chiều (ví dụ: dây nano, ống nano)

- Vật liệu nano hai chiều: một chiều có kích thước nano, hai chiều tự do (ví dụ: màng nano)

- Vật liệu nano ba chiều: là vật liệu dạng khối được cấu tạo từ các hạt nano tinh thể

Tính hấp phụ ion kim loại nặng của vật liệu nano [9]

Hấp phụ là quá trình tích lũy chất trên bề mặt phân chia giữa các pha (khí - rắn, lỏng - rắn, khí - lỏng, lỏng - lỏng)

Chất hấp phụ là chất mà phân tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phân tử ở các pha khác nhau nằm tiếp xúc chung với nó Chất hấp phụ có bề mặt riêng càng lớn thì càng hấp phụ mạnh Bề mặt riêng là diện tích bề mặt đơn phân tử tính đối với 1 gam chất hấp phụ

Chất bị hấp phụ là chất bị hút ra khỏi pha thể tích và bám tập trung trên bề mặt chất hấp phụ Thông thường có 2 loại hấp phụ gồm hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học Trong nước, tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ là quá trình phức tạp vì trong hệ có ít nhất ba thành phần gây tương tác: nước, chất hấp phụ, chất bị hấp phụ Nếu có mặt dung môi thì hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi lên bề mặt chất hấp phụ Cặp nào có tương tác mạnh hơn thì sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cho cặp đó Tính chọn lọc của các cặp phụ thuộc vào

Trang 26

q = f(P) hoặc q = f(C) Trong đó:

q: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g) P: Áp suất

C: Nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích (mg/L)

Dung lượng hấp phụ cân bằng: Khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng dưới các điều kiện nồng độ và nhiệt độ [9] Dung lượng hấp phụ tính theo công thức:

Trang 27

11

ൌሺ଴െ ୡୠሻ כ Trong đó:

q: Dung lượng hấp phụ (mg/g); V: Thể tích dung dịch (mL); m: Khối lượng chất hấp phụ (g);

C0: Nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L);

Ccb: Nồng độ dug dịch khi đạt trạng thái cân bằng (mg/L)

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir [9]

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir là phương trình mô tả cân bằng hấp phụ đầu tiên được thiết lập theo lý thuyết và xây dựng bằng các giả thuyết như sau [9]: Chất bị hấp phụ liên kết với bề mặt chất hấp phụ tại những trung tâm xác định Mỗi trung tâm là một tiểu phân Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir xây dựng cho hệ hấp phụ rắn-khí tuy nhiên cũng áp dụng được cho hấp phụ trong dung môi nước, trong pha lỏng phương trình có dạng như sau [9]:

ൌ ୫ୟ୶כ ୐כ ͳ ൅ ୐כ Trong đó:

୐: hằng số (cân bằng) hấp phụ Langmuir

q: dung lượng hấp phụ (lượng chất bị hấp phụ trên 1 đơn vị chất hấp phụ) qmax: dung lượng hấp phụ tối đa của chất hấp phụ (lượng chất bị hấp phụ/1

đơn vị chất hấp phụ) C: nồng độ dung dịch hấp phụ

Trang 28

12 Phương trình trên có thể viết dưới dạng:

ൌ ୫ୟ୶כ ଵ

୏ై൅ ൌ ୫ୟ୶כ ൅

Để xác định hệ số phương trình hấp phụ Langmuir ta sử dụng phương trình sau:

୐כ ୫ୟ୶൅ͳ୫ୟ୶כ

Hình 1.3 Đường đẳng nhiệt Langmuir và đồ thị sự phụ thuộc của C/q vào CTừ đồ thị Hình 1.3 biểu diễn sự phụ thuộc của C/q và C ta tính được KL và qmax

୫ୟ୶୐Ǣ Ƚ ൌͳ୫ୟ୶Từ giá trị KL tính được tham số cân bằng RL

ͳ ൅ כ ͲTrong đó:

RL: Tham số cân bằng; C0: Nồng độ ban đầu (mg/L) KL: Hằng số Langmuir (L/mg)

Trang 29

13

Phương trình Langmuir xác định được dung lượng hấp phụ cực đại và mối tương quan giữa quá trình hấp phụ và giải hấp phụ thông qua hằng số Langmuir KL, sự phù hợp của mô hình với thực nghiệm, do vậy đây là cơ sở để lựa chọn chất hấp phụ thích hợp cho hệ hấp phụ

1.2.1 Giới thiệu nano TiO2

Titan dioxit là oxit tự nhiên của titan, là chất rắn (bột) màu trắng TiO2 nóng chảy ở 1870oC, chuyển sang màu vàng khi đun nóng, chuyển lại màu trắng khi để lạnh TiO2 ở dạng tinh thể có độ cứng rất cao, có 3 dạng tinh thể là brookite, rutile và anatase [11] Ngoài ra Titan dioxit còn ở dạng vô định hình Cấu trúc tinh thể anatase và rutil được mô tả ở Hình 1.4 [12]:

Hình 1.4 Tinh thể anatase: (a) dạng trong tự nhiên; (b) cấu trúc tinh thể

Hình 1.5 Tinh thể Rutil: (a) dạng trong tự nhiên; (b) cấu trúc tinh thể

Trang 30

14

Cấu trúc của hai dạng tinh thể anatase và rutil thuộc hệ tinh thể tứ giác Cả hai dạng trên được tạo nên từ các đa diện phối trí TiO6 có cấu trúc theo kiểu bát diện, các đa diện phối trí này sắp xếp khác nhau trong không gian Trong tinh thể anatase, các đa diện phối trí 8 mặt bị biến dạng mạnh hơn so với rutil, khoảng cách Ti-Ti ngắn hơn, và khoảng cách Ti-O dài hơn Điều này ảnh hưởng đến cấu trúc điện tử của hai dạng tinh thể, kéo theo sự khác nhau về tính chất vật lí và hóa học [12, 13]

Dạng anatase bắt đầu chuyển sang rutil tại nhiệt độ trên 915oC Dạng thù hình anatase ít gặp hơn rutil ở trong tự nhiên Trong cả hai dạng thù hình này, anatase thể hiện tính hoạt động mạnh hơn dưới sự có mặt của ánh sáng mặt trời dẫn đến khả năng quang xúc tác của anatase tốt hơn rutil [14, 15]

Bảng 1.1 trình bày một số thông số vật lí của hai dạng thù hình Bảng 1.1 Các thông số vật lý của tinh thể TiO2

Trang 31

15

1.2.2 Giới thiệu về nano Fe3O4

Oxít sắt từ có công thức phân tử Fe3O4 là vật liệu từ tính đầu tiên mà con người biết đến Fe3O4 (Magnetite) được viết dưới dạng Fe2+(Fe3+O2)2 hoặc FeO.Fe2O3 Trong đó tỉ lệ Fe2+ và Fe3+ là 1:2 Fe3O4 có cấu trúc tinh thể ferit lập phương cấu trúc spinel đảo, thuộc nhóm đối xứng Fd3m hằng số mạng a=b=c= 0,8396 nm Số phân tử trong một ô cơ sở Z=8, gồm 56 nguyên tử trong đó 8 ion Fe2+, 16 ion Fe3+ và 32 ion O2- Bán kính của nguyên tử oxi lớn (cỡ 1,32 A0) do đó O2- trong mạng hầu như nằm sát nhau tạo thành một mạng lập phương tâm mặt Các ion kim loại chiếm vị trí trống bên trong và chia làm hai nhóm [16]:

- Nhóm các chỗ mạng 8A gọi là chỗ tứ diện, loại này có số phối trí bằng bốn, mỗi ion kim loại được tạo bởi bốn ion O2-

- Nhóm các chỗ mạng 16B gọi là chỗ bát diện, loại này có số phối trí bằng sáu, mỗi ion kim loại được bao bởi sáu ion O2-

Hình 1.6 Tinh thể Ferit: (a) cấu trúc của Fe3O4; (b) ô mạng con của Fe3O4 Dựa trên quan điểm hóa trị phân chia ferit spinel thành các loại sau [16]:

- Spinel thường : công thức chung MeO.Fe2O3 các cation kim loại Me2+ chiếm các vị trí tứ diện (A) và các ion Fe3+ chiếm các vị trí bát diện (B) Tỷ số ion O2- bao quanh các vị trí A và B là 2/3

Trang 32

16

- Spinel đảo : trong cấu trúc spinel đảo một nửa số ion Fe3+ cùng toàn bộ số ion Me2+ nằm ở các vị trí B, một nửa số ion Fe3+ còn lại nằm ở các vị trí A Oxít sắt từ Fe3O4 { FeO.Fe2O3 là một feri có cấu trúc spinel đảo điển hình Chính cấu trúc spinel đảo này đã quyết định tính chất từ của Fe3O4, đó là tính chất feri từ Cấu trúc spinel của Fe3O4 được minh hoạ trên Hình 1.7

Hình 1.7 Cấu trúc spinel đảo của Fe3O4

1.2.3 Giới thiệu về nano Mn3O4

Mn3O4 gồm hai nguyên tố mangan và oxy Trong hợp chất này, mangan có mặt trong hai trạng thái oxy hóa +2 và +3 và do đó công thức đôi khi được viết là MnO.Mn2O3 Mn3O4 được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng khoáng sản tên hausmannit [18]

Mn3O4 có cấu trúc kiểu spinel tứ diện lệch.Hausmannite (Mn3O4) là một oxit hỗn hợp có cấu trúc (Mn2+)(Mn3+)2O4 Trong spinel tứ diện này, cation có hóa trị hai Mn2+ chiếm lỗ trống tứ diện, còn ion Mn3+ chiếm các lỗ trống bát diện ở giữa các ion O2- sắp xếp sát nhau kiểu lập phương Ion Mn2+ có thể được thay thế bởi các ion có hóa trị hai khác có bán kính tương tự (ví dụ ZnMn2O4) Nếu tổng hợp Mn3O4 bằng phản ứng oxi hóa thì giản đồ nhiễu xạ tia X thu được tương tự như giản đồ của hausmannite, nhưng nó ý nghĩa quan trọng hơn hausmannite [18] Mn3O4 được sử dụng làm chất tẩy trắng tốt cho ngành công nghiệp pin và công nghiệp thủy tinh, chất xúc tác tổng hợp hữu cơ, chất làm khô sơn và mực in

Trang 33

17

Mn3O4 được sử dụng làm vật liệu ban đầu trong việc sản xuất ferrit mềm, ví dụ: mangan kẽm ferrit, mangan liti oxit, vật liệu pha tạp rất quan trọng đối với điện trở nhạy cảm với điện áp và nhiệt độ [19]

Hình 1.8 Cấu trúc của Mn3O4

1.3 Phương pháp đồng kết tủa tổng hợp vật liệu nano

Phương pháp đồng kết tủa là phương pháp đơn giản để chế tạo hạt có kích thước rất nhỏ Trong phương pháp đồng kết tủa: chất gốc là các muối vô cơ được hòa tan trong môi trường nước, sau đó được cho phản ứng với dung dịch bazơ hydroxit như KOH, NaOH,NH4OH, …để tạo kết tủa Bản chất của phương pháp là kết tủa đồng thời tất cả các ion có trong thành phần của ôxít phức hợp từ dung dịch mà thường là dưới dạng hydroxít, cacbonat, oxalate, citrate … trộn các muối đã được hoà tan của các kim loại tương ứng theo một tỷ lệ hợp thức xác định với một dung môi Hỗn hợp được để lắng (kết tủa) sau đó lọc tách ta thu được hạt có kích thước nhỏ hơn 1 Pm Điều kiện cùng kết tủa là tích số hòa tan của các hợp chất này phải xấp xỉ bằng nhau Tốc độ kết tủa trong suốt quá trình phải như nhau [20]

Phương pháp này có những ưu: chế tạo đơn giản, phản ứng xảy ra nhanh, có thể tạo ra hạt nano với độ đồng nhất, độ phân tán khá cao Nhưng phương pháp này có nhược điểm là độ từ hóa thấp, các hạt nano sau khi hình thành sẽ kết tụ mạnh Tuy nhiên, còn tùy thuộc vào những ứng dụng cụ thể, những nhược điểm này thì không

Trang 34

18

đáng kể so với những thuận lợi mà phương pháp mang lại Vì thế, nó được sử dụng khá phổ biến [20]

1.4 Tổng quan kỹ thuật chiết điểm đám mây CPE

Kỹ thuật chiết điểm mù (Cloud point extraction - CPE) là kỹ thuật chiết dựa trên sự tách pha trong dung dịch nước có chất hoạt động bề mặt nhất định Khi nhiệt độ của dung dịch tăng, các phân tử chất hoạt động bề mặt hình thành các mixen, nếu nhiệt độ tăng trên điểm mù thì các hạt mixen tách nước và kết tụ, quá trình này sẽ tách dung dịch thành 2 pha: một pha chứa chất hoạt động bề mặt và một pha chứa dung môi [25]

Trong dung dịch các chất hoạt động bề mặt kết tụ với nhau tạo thành các mixen, nồng độ các chất hoạt động bề mặt cần thiết cho hiện tượng này xảy ra được gọi là nồng độ mixen tới hạn - CMC (critical micelle concentration) Dựa trên sự thay đổi các điều kiện như nhiệt độ, muối, …các hạt mixen bị dehydrat và kết tụ ở một nhiệt độ được gọi là điểm đám Sau khi quay li tâm – lắng, sự tách pha của các mixen đẳng hướng chia thành pha thể tích nhỏ (pha giàu chất hoạt động bề mặt) và pha nước [25]

Quá trình chiết CPE thường qua 3 giai đoạn [26]:

- Giai đoạn 1: thêm chất hoạt động bề mặt Triton X-100 vào dung dịch mẫu cần xác định, nồng độ của Triton X-100 phải vượt quá nồng độ CMC của nó để đảm bảo hình thành các tập hợp micelle Tiếp theo, cho dung dịch đệm với pH xác định Sau cùng, cho một lượng thuốc thử vào để tạo phức với ion kim loại

- Giai đoạn 2: Đem dung dịch ở giai đoạn 1 thu được điều nhiệt ở một nhiệt độ và thời gian thích hợp, sau đó đem đi quay ly tâm

- Giai đoạn 3: Tách phần kết tủa lắng ở đáy ống nghiệm, sau đó hòa tan phần kết tủa Dung dịch sau khi hòa tan đem đi xác định hàm lượng ion kim loại

Trang 35

19

Hình 1.9 Phương pháp chiết CPE

1.5 Phương pháp đo phổ hấp thu nguyên tử (AAS)

Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử (AAS - Atomic absorption spectrophotometric) Cơ sở lý thuyết của phép đo này là sự hấp thu năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử As tự do ở trong trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố As trong môi trường hấp thu Lúc này nguyên tử As nhận năng lượng từ tia bức xạ chiếu vào và nó chuyển lên trạng thái kích thích có mức năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản Quá trình đó được gọi là quá trình hấp thu năng lượng của nguyên tử tự do ở trang thái hơi và tạo ra phổ nguyên tử của nguyên tố As Phổ sinh ra trong quá trình này được gọi là phổ hấp thu nguyên tử Tùy theo sử dụng kĩ thuật nguyên tử hóa mà định lượng As ở hàm lượng ppm hay ppb

- Sử dụng ngọn lửa đèn khí (Flame-AAS) xác định ở hàm lượng ppm - Sử dụng kỹ thuật Hidrua hóa (HVG-AAS) xác định ở hàm lượng ppb - Sử dụng kỹ thật lò Graphite (GF-AAS) xác định ở hàm lượng ppb

Trang 36

20

1.6 Tình hình nghiên cứu

1.6.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Năm 2018, Mohamed E Mahmoud và các cộng sự đã nghiên cứu: hấp phụ và loại bỏ các đồng vị phóng xạ của coban và kẽm từ nước và nước thải phóng xạ bằng cách sử dụng chất hấp thụ nano TiO2/Ag2O, kết quả cho thấy vật liệu hấp phụ tổng hợp thành công và đã được sử dụng thành công để hấp phụ coban và kẽm với hiệu suất hấp phụ đạt 90 – 94% [28]

Năm 2017, Bahareh Alizadeh và các cộng sự đã nghiên cứu loại bỏ Cd (ӀӀ) và phenol bằng cách sử dụng nano EDTA/chitosan/TiO2 từ tính liên kết ngang mới, kết quả cho thấy vật liệu hấp phụ tổng hợp thành công và dung lượng hấp phụ Cd tối đa tính từ phương trình langmuir là 209,205 mg/g [29]

Năm 2016, Afshin Shokati Poursani và các cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp nano TiO2 để tách chì khỏi nước, kết quả cho thấy TiO2 được tổng hợp hấp thụ ion chì tốt, nghiên cứu cũng khảo sát đường đẳng nhiệt Langmuir, khả năng hấp phụ tối đa của Pb2+ được ước tính là 7,41 (mg/g) ở 25˚C [30]

Năm 2015, Li Y và các cộng sự đã nghiên cứu sự hấp thụ ion chì bằng các hạt nano TiO2trên sợi tổng hợp TiO2/cellulose Kết quả cho thấy khả năng hấp thụ ion kim loại được tăng cường đáng kể và được sử dụng như phương pháp xanh trong xử lý ô nhiễm nước [31]

Năm 2014, Nahid Pourreza, Tina Naghdi đã có một nghiên cứu làm giàu mẫu bằng CPE kết hợp nano TiO2 để xác định ion kẽm (Zn2+), nghiên cứu đã được áp dụng thành công để xác định định lượng Zn2+ trong nước máy, sữa bột và viên kẽm sulfat với LOD là 0,33μg/L [32] Cũng trong năm này Mohammed M Rahman và cộng sự cũng đã dùng vật liệu nano SnO2 – TiO2 làm chất hấp phụ mới để loại bỏ hiệu quả các ion La (III) khỏi dung dịch nước, với dung lượng hấp phụ La (III) tối đa là 65,60 mg/g [33].

Trang 37

21

Năm 2013, Hongbo Xu và các cộng sự đã sử dụng silica gel tiền xử lý như một chất hấp phụ để kết tủa đồng thời dấu vết Cd (II) và Pb (II) trước khi đo bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa, nghiên cứu đã áp dụng thành công để phân tích các mẫu nước thải được xử lý khác nhau với kết quả khả quan [34] Cũng trong năm này Sher Bahadar Khan và cộng sự đã tổng hợp Mn3O4/TiO2 để hấp phụ chọn lọc và xác định sắt (III), với hiệu suất hấp phụ cao và dung lượng hấp phụ Fe (III) tối đa là 69,80 mg/g [35] Ngoài ra, Ozlem Kocabas-Atakland Yurum cũng có nghiên cứu tổng hợp các hạt nano TiO2 và sử dụng như một chất hấp phụ để loại bỏ các ion chì khỏi nước [36]

Năm 2012, Gabriela Cordeiro Silva và các cộng sự đã điều chế và ứng dụng hỗn hợp từ tính (Mn3O4/Fe3O4) để loại bỏ As (III) khỏi dung dịch nước kết quả cho thấy vật liệu hấp phụ tổng hợp thành công với hiệu suất hấp phụ cao và dung lượng hấp phụ As tối đa tính từ phương trình langmuir là 14 mg/g [37]

Năm 2009, Peng Wu và cộng sự đã nghiên cứu bề mặt của nano-TiO2 để phân tích tự động Cr (III) và Cr (VI) trong nước uống bằng cách sử dụng ET-AAS, nghiên cứu áp dụng thành công để xác định Cr (III) và Cr (VI) với LOD là 0,01 mg/L cho Cr(VI) và 0,006 mg/L cho Cr(III) [38]

1.6.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Hiện nay ở nước ta đã có một số nghiên cứu về khả năng hấp phụ ion kim loại của các vật liệu hấp phụ để loại bỏ kim loại trong nước, xử lý mẫu nước, và một số nghiên cứu về kỹ thuật chiết CPE để xử lý mẫu xác định kim loại

Năm 2018, Nguyễn Văn Đông và cộng sự đã nghiên cứu sự hấp phụ As (V) trên nano MnO2/chitosan composite, kết quả cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu này tính từ mô hình đẳng nhiệt Langmuir là 3,33 mg As(V)/g, đối với As có nồng độ <300 μg/L thì hiệu quả hấp phụ của vật liệu này (>99%) [39]

Năm 2017, Hoàng Văn Đức và Lê Thị Diệu Linh đã nghiên cứu động học và đẳng nhiệt của quá trình hấp phụ Cu (II) lên vật liệu Ze–RHM–41, kết quả cho thấy vật

Trang 38

Năm 2015 Nguyễn Thị Liên đã Nghiên cứu phương pháp xác định lượng vết Cu (II) bằng phương pháp chiết điểm mù [21] Và Nguyễn Hữu Hiếu và các cộng sự Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM đã nghiên cứu Tổng hợp Fe3O4/graphene oxide nanocomposite để xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng [41] Ngoài ra Nguyễn Lê Mỹ Linh và cộng sự đã nghiên cứu sự hấp phụ As (V) trong dung dịch nước trên vật liệu Fe-Bentonit, kết quả cho thấy vật liệu Fe-Bentonit có khả năng hấp phụ tốt As (V) trong nước với dung lượng hấp phụ cực đại có thể đạt từ 17,76 đến 18,98 mg/g [42]

Năm 2011, Nguyễn Trung Minh đã chế tạo hạt vật liệu từ bùn đỏ Bauxit Bảo Lộc và định hướng ứng dụng trong xử lý ô nhiễm nước thải, kết quả cho thấy hạt vật liệu chế tạo từ bùn đỏ có khả năng hấp phụ cao các ion kim loại nặng (Cd2+, Cu2+,Pb2+,Zn2+) và arsen (III, V) [43] Cùng năm Lưu Minh Đại và cộng sự đã nghiên cứu khả năng hấp phụ niken bằng vật liệu Mn2O3 kích thước nanomet trên SiO2, và đã tổng hợp thành công vật liệu Mn2O3 có kích thước nanomet trên chất mang SiO2 với dung lượng hấp phụ niken cực đại là 3,575 mg/g [44]

Năm 2010, Lưu Minh Đại và Nguyễn Thị Tố Loan đã Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano γ-Fe2O3 hấp phụ asen, sắt và mangan, với dung lượng hấp phụ cực đại trên vật liệu nano γ-Fe2O3 là 150,07 mg Fe(III)/g, 138,89 mg Mn(II)/g, đối với As là 48,02 mg As(III)/g và 57,09 mg As(V)/g [45]

Năm 2006, Nguyễn Thanh Tùng và cộng sự đã nghiên cứu khả năng hấp phụ chì của đá ong Việt Nam sau khi biến tính đã biến tính thành công đá ong để hấp phụ ion chì đạt 3,45 mg/g [46]

Trang 39

23

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 Hóa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

2.1.1 Hóa chất, chất chuẩn thí nghiệm

- Triton X-100 (Prolabo) - Axit nitric HNO3 65%, (Merk) - NaOH, NaCl (Merk)

- Nano TiO2 P25 (Sigma Aldrich) - Chuẩn Pb 1000 mg/L (Merck) - MnCl2.4H2O (Merck)

- FeCl3.6H2O (Prolabo) - FeSO4.7H2O (Prolabo) - Nước cất 2 lần loại ion

- Các dung môi ethanol, methanol, …

2.1.2 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm

- Máy quang phổ hấp thu nguyên tử hiệu AAnalyst 800, Perkin Elmer - Máy khuấy từ gia nhiệt Phoenix Instrument RSM-10HS (Đức) - Máy ly tâm

- Bể điều nhiệt

- Cân phân tích Kern 770-13 (Đức) - Lò nung Thermolyne FD1520M-1 (Mỹ) - Các dụng cụ thí nghiệm cần thiết

2.1.3 Cách pha hóa chất, chất chuẩn

- NaOH 1M: cân chính xác 40 g NaOH pha loãng bằng nước cất, sau đó định mức 1000 mL

- Hỗn hợp HNO3 1M/CH3OH: hút chính xác 6,48 mL HNO3 đậm đặc cho vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch bằng CH3OH

Trang 40

24

- Dung dịch mononatri orthophosphate 0,2M (a): 3,61 g NaH2PO4.2H2O hòa tan và định mức 100 mL Dung dịch dinatri hydrophosphate 0,2M (b): 2,81 g Na2HPO4hòa tan và định mức 100 mL sau đó hút 39 mL dd (a) và 61 mL dd (b) định vào bình định mức 100 mL

- Dung dịch chuẩn Pb trung gian 1 (10 mg/L): hút 1,0 mL dung dịch chuẩn gốc Pb 1000 mg/L vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch bằng nước cất - Dung dịch chuẩn Pb làm việc 2 mg/L: hút 20,0 mL dung dịch chuẩn trung gian 1 vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch bằng nước cất

- Dung dịch Triton X-100 (10%): hút 10 mL Triton X-100 (Prolabo) vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch bằng nước cất

- Dung dịch NaCl 1M: cân 2,937 g NaCl vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch bằng nước cất

2.2 Tổng hợp vật liệu

2.2.1 Tổng hợp vật liệu Mn3O4

Cân 2 g MnCl2.4H2O hòa tan trong 50 mL nước cất, khuấy trong 30 phút, thêm NaOH 1M đến khi pH = 10 và khuấy liên tục trong 2 giờ ở 70oC để thu được kết tủa, rửa kết tủa bằng ethanol và nước cất đến khi pH dung dịch về khoảng 7 Kết tủa này sau đó được sấy khô ở 60oC và nung ở 300oC trong 3 giờ Sơ đồ tổng hợp Mn3O4 được thể hiện ở Hình 2.1 [ 34, 47, 48]

Quá trình tạo hạt nano Mn3O4 được biểu diễn theo phương trình phản ứng sau: Mn2+ + 2OH- Mn(OH)2

Mn(OH)2 MnO + H2O MnO + 1/2O2 Mn3O4Sản phẩm thu được có dạng bột màu nâu đỏ như Hình 2.2