Nghiên cứu tính chất hấp thu của đá ong và khả năng ứng dụng trong phân tích xác định các kim loại nặng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGÔ THỊ MAI VIỆT NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT HẤP THU CỦA ĐÁ ONG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH CÁC KIM LOẠI NẶNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC HÀ NỘI – 2010 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Phần I: MỞ ĐẦU Phần II: NỘI DUNG LUẬN ÁN………………………… …… .…3 Chƣơng 1: TỔNG QUA TÀI LIỆU………………………… … ….3 1.1 Giới thiệu chung chất hấp phụ 1.1.1 Chất hấp phụ Cơ sở ứng dụng……………………… .… 1.1.2 Giới thiệu số vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên 1.2 Giới thiệu vật liệu đá ong………………………… … 11 1.3 Giới thiệu số kim loại nặng………….…………… 13 1.3.1 Giới thiệu chung……… ………………………… …… …13 1.3.2 Độc tính sinh học đồng, chì, cadimi, coban niken… 15 1.4 Một số phƣơng pháp xác định lƣợng vết ion kim loại nặng 21 1.4.1 Các phương pháp quang phổ……………………… … …21 1.4.2 Các phương pháp sắc kí………………………………… 25 1.5 Một số phƣơng pháp tách làm giàu lƣợng vết ion kim loại nặng 27 1.5.1 Phương pháp cộng kết………………………………… … … 27 1.5.2 Phương pháp chiết lỏng - lỏng……………………………… ….28 1.5.3 Phương pháp chiết pha rắn…………………………………… 28 Chƣơng 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU… 33 2.1 Mục tiêu nghiên cứu………………………………… … … …33 2.2 Nội dung nghiên cứu………………………………… … 33 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu………………………… … …… … 34 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu thành phần hoá học……………….… 34 2.3.2 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc……………… …… 34 2.3.3 Phương pháp nghiên cứu trình hấp thu 35 2.3.4 Các phương pháp nghiên cứu khả hấp thu 35 2.4 Hoá chất, thiết bị dụng cụ thí nghiệm .36 2.4.1 Hoá chất 36 2.4.2 Thiết bị 37 2.4.3 Dụng cụ 38 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Khảo sát đá ong tự nhiên 39 3.1.1 Chuẩn bị đá ong 39 3.1.2 Phân tích thành phần hoá học đá ong .39 3.1.3 Các tính chất hoá lý khả hấp thu đá ong 39 3.2 Biến tính đá ong tự nhiên thành vật liệu hấp thu .39 3.2.1 Biến tính đá ong cách sử dụng chất hoạt động bề mặt 40 3.2.2 Biến tính đá ong cách sử dụng đồng thời dung dịch muối: sắt (III) nitrat, natri silicat natri photpha……………………….…….41 3.2.3 Biến tính đá ong cách sử dụng đồng thời dung dịch muối: sắt (III) nitrat, natri silicat, natri photphat đất xeri…………… 43 3.3 Nghiên cứu thành phần cấu trúc đá ong tự nhiên đá ong biến tính 45 3.3.1 Nghiên cứu thành phần đá ong tự nhiên đá ong biến tính 45 3.3.2 Nghiên cứu cấu trúc đá ong tự nhiên đá ong biến tính … 47 3.4 Nghiên cứu khả hấp thu đá ong tự nhiên đá ong biến tính 60 3.4.1 Nghiên cứu khả hấp thu nước……… .… 60 3.4.2 Nghiên cứu khả hấp thu xanh – metylen .61 3.4.3 Nghiên cứu khả hấp thu ion kim loại nặng vật liệu phương pháp tĩnh………… .……………….…………… .62 3.4.4 Nghiên cứu khả hấp thu ion kim loại nặng vật liệu M6 theo phương pháp động……… .… 85 PHẦN III : KẾT LUẬN…………………… … … 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAS: Atomic Absorption Spectrocopy AES: Atomic Emission Spectrocopy BET: Brunaur – Emmetle – Teller EDTA: Ethylene Diamine Tetra Aceticacid F-AAS: Flame Atomic Absorption Spectrocopy GF-AAS: Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrocopy HPLC: High Performance Liquid Chromatography ICP-MS: Inductively Coupled Plasma Mass Spectrocopy IR: Infrared Spectroscopy PE : Polietilen SEM: Scanning Electron Microscopy SPE: Solid Phase Extraction UV-Vis: Ultraviolet Visble XRD: X-ray Diffration DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Ứng dụng chất hấp phụ…………… ……… Bảng 1.2 Dung lượng hấp phụ ion kim loại zeolit… … 10 Bảng 1.3 Dung lượng hấp phụ số ion kim loại đất sét … .10 Bảng 1.4 Bảng giới thiệu số vật liệu pha tĩnh SPE… 29 Bảng 3.1 Thành phần số nguyên tố mẫu vật liệu… .46 Bảng 3.2 Kết xác định điện tích bề mặt vật liệu… 56 Bảng 3.3 Diện tích bề mặt vật liệu……… ……………… 59 Bảng 3.4 Khả hấp phụ nước đá ong biến tính… … .60 Bảng 3.5 Dung lượng hấp phụ xanh – metylen vật liệu .…62 Bảng 3.6 Các điều kiện đo phổ F-AAS xác định Cu, Pb, Cd, Co Ni 63 Bảng 3.7 Dung lượng hấp phụ Pb2+ M1 M2 ……… .67 Bảng 3.8 Dung lượng hấp phụ Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+ Ni2+ M3 68 Bảng 3.9 Dung lượng hấp phụ Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+ Ni2+ M4 69 Bảng 3.10 Dung lượng hấp phụ Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+ Ni2+ M6 70 Bảng 3.11 Dung lượng hấp phụ Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+ Ni2+ M5(0) 71 Bảng 3.12 Giá trị qmax tỷ số Mi/M0 mẫu đá ong biến tính 72 Bảng 3.13 Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir M3 .75 Bảng 3.14 Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir M4 .76 Bảng 3.15 Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir M6 .77 Bảng 3.16 Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir M5(0) 78 Bảng 3.17 Các thông số hấp phụ theo mô hình Freundlich M3 .80 Bảng 3.18 Các thông số hấp phụ theo mô hình Freundlich M4… 81 Bảng 3.19 Các thông số hấp phụ theo mô hình Freundlich M6… 82 Bảng 3.20 Các thông số hấp phụ theo mô hình Freundlich M5(0) 83 Bảng 3.21 Phương trình Langmuir phương trình Freundlich số vật liệu đá ong biến tính…………………… .…………… 84 Bảng 3.22 Hàm lượng ion Cu2+ phân đoạn thể tích 88 Bảng 3.23 Hàm lượng ion Pb2+ phân đoạn thể tích 90 Bảng 3.24 Hàm lượng ion Cd2+ phân đoạn thể tích 91 Bảng 3.25 Hàm lượng ion Co2+ phân đoạn thể tích 92 Bảng 3.26 Hàm lượng ion Ni2+ phân đoạn thể tích 93 Bảng 3.27 Dung lượng hấp phụ động Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+ Ni2+ .93 Bảng 3.28 Dung lượng hấp phụ động thực Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+ Ni2+ .96 Bảng 3.29 Kết phân tích mẫu giả hiệu suất thu hồi…… 97 Bảng 3.30 Khả tái sử dụng vật liệu lần một…………… .98 Bảng 3.31 Khả tái sử dụng vật liệu lần hai 99 Bảng 3.32 Kết xác định mẫu thực sau làm giàu SPE .101 Bảng 3.33 So sánh hai phương pháp phân tích mẫu thực .… .…102 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mặt lớp cắt đá ong tự nhiên…………… …… .……….11 Hình 2.1 Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6800, Shimadzu .37 Hình 3.1 Bề mặt laterite tự nhiên…………………………… 47 Hình 3.2 Bề mặt vật liệu M5(0)……………… ……… 47 Hình 3.3 Bề mặt vật liệu M4…………………………… … .47 Hình 3.4 Bề mặt vật liệu M6…………………………… ……… .47 Hình 3.5 Bề mặt vật liệu M8………………………………… .… 47 Hình 3.6 Giản đồ phân tích nhiệt M5(0), M4 M6…… … 49 Hình 3.7 Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen M0, M4 M6….…… 51 Hình 3.8 Phổ hồng ngoại M0 M5(0)…………………… 53 Hình 3.9 Phổ hồng ngoại M0 M4…………………… .53 Hình 3.10 Phổ hồng ngoại M0 M6………………… …… 54 Hình 3.11 Đồ thị xác định điện tích bề mặt vật liệu M4…….… … 57 Hình 3.12 Đồ thị xác định điện tích bề mặt vật liệu M6…… … 57 Hình 3.13 Đồ thị xác định điện tích bề mặt vật liệu M5(0)… … 58 Hình 3.14 Đường chuẩn xác định Cu…………………… … 63 Hình 3.15 Đường chuẩn xác định Pb…………………………… .64 Hình 3.16 Đường chuẩn xác định Cd……………………… … .64 Hình 3.17 Đường chuẩn xác định Co……………………………… 65 Hình 3.18 Đường chuẩn xác định Ni…………………………… .65 Hình 3.19 Phương trình tuyến tính Langmuir M3………… 74 Hình 3.20 Phương trình tuyến tính Langmuir M4……………… 75 Hình 3.21 Phương trình tuyến tính Langmuir M6…………… 77 Hình 3.22 Phương trình tuyến tính Langmuir M5(0)… ……… 78 Hình 3.23 Phương trình tuyến tính Freundlich M3………………80 Hình 3.24 Phương trình tuyến tính Freundlich M4……… 81 Hình 3.25 Phương trình tuyến tính Freundlich M6… ………….82 Hình 3.26 Phương trình tuyến tính Freundlich M5(0)………… 83 Hình 3.27 Quy trình biến tính đá ong thành vật liệu hấp thu M6 .86 Hình 3.28 Cột chiết pha rắn chế tạo từ M6…………………… …….87 Hình 3.29 Đồ thị giải hấp ion kim loại dạng riêng lẻ………… 95 Hình 3.30 Đồ thị giải hấp ion kim loại dạng hỗn hợp……… 95 10 PHẦN I: MỞ ĐẦU Hiện nay, với phát triển mạnh mẽ không ngừng sản xuất công nghiệp nông nghiệp, sống người ngày nâng cao T heo đó, môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, có ô nhiễm kim loại nặng Các kim loại nặng (Cu, Pb, Cd, Co, Hg…) xâm nhập vào thể gây độc hại cho sức khoẻ người [4, 15, 34, 50, 62, 78] Bởi vậy, việc phân tích hàm lượng chúng đối tượng môi trường, để từ đánh giá chất lượng môi trường việc làm cần thiết Hàm lượng kim loại nặng có nước thường nhỏ, khó xác định trực tiếp chúng thiết bị phân tích đại, phí phân tích tốn Vì lẽ đó, cần nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích kim loại nặng phương pháp làm giàu sử dụng nguồn vật liệu đạt hiệu cao, đơn giản, dễ thực đặc biệt phải kinh tế [22] Bởi vậy, vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên với giá thành rẻ thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học [37, 38, 39, 46, 54, 64, 68, 91] Đá tổ ong (thường gọi đá ong, tên tiếng Anh laterite) nguồn khoáng liệu phổ biến Việt Nam có tính hấp phụ vì: độ xốp tương đối cao, bề mặt riêng lớn, việc nghiên cứu, ứng dụng chuyển hoá đá ong thành vật liệu hấp phụ chưa nghiên cứu nhiều Chính vậy, việc chuyển hoá đá ong thành chất hấp phụ có ý nghĩa đặc biệt khoa học kinh tế, vừa tận dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên sẵn có, vừa tạo vật liệu có ứng dụng phân tích xử lí môi trường Xuất phát từ ý nghĩa quan trọng đó, chọn đề tài luận án là: “Nghiên cứu tính chất hấp thu đá ong khả ứng dụng phân tích xác định kim loại nặng” Mục tiêu đề tài là: xác định khả điều kiện tối ưu để chuyển hoá đá ong thành chất hấp thu, sử dụng để làm môi trường ứng dụng phân tích để xác định kim loại nặng kết hợp với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử PHẦN II: NỘI DUNG LUẬN ÁN Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤT HẤP PHỤ 1.1.1 Chất hấp phụ Cơ sở ứng dụng [19, 77] Chất hấp phụ (adsorbent) chất có bề mặt tiếp xúc lớn, có khả hút chất khí hay chất tan pha lỏng lên bề mặt Khả hấp phụ chất tuỳ thuộc vào chất, điện tích bề mặt riêng chất hấp phụ, nhiệt độ, pH chất chất tan Quá trình tích lũy vật chất lên bề mặt chất hấp phụ gọi hấp phụ Chất tích lũy lên bề mặt chất hấp phụ gọi chất bị hấp phụ Ngược với trình hấp phụ trình giải hấp Đó trình giải phóng chất bị hấp phụ khỏi lớp bề mặt chất hấp phụ Tuỳ theo chất lực tương tác chất hấp phụ chất bị hấp phụ mà có hấp phụ vật lý hấp phụ hoá học + Hấp phụ vật lý gây lực vandecvan phân tử chất hấp phụ phân tử chất bị hấp phụ Liên kết hấp phụ vật lý thường yếu dễ bị phá vỡ + Hấp phụ hoá học tạo nên lực (liên kết) hoá học chất hấp phụ với chất bị hấp phụ Liên kết hấp phụ hoá học bền, khó bị phá vỡ hấp phụ vật lý Hấp phụ hoá học coi trung gian hấp phụ vật lý phản ứng hoá học Để phân biệt hấp phụ vật lý hấp phụ hoá học, người ta đưa số tiêu chuẩn sau: + Nhiệt hấp phụ: Đối với hấp phụ vật lý, lượng nhiệt toả 2-6 kcal/mol hấp phụ hoá học, lượng nhiệt thường lớn 22 kcal/mol nên hấp phụ vật lý thường xảy nhiệt độ thấp hấp phụ hoá học xảy nhiệt độ cao + Tốc độ hấp phụ: Hấp phụ vật lý không đòi hỏi hoạt hoá phân tử xảy nhanh, ngược lại hấp phụ hoá học xảy chậm + Tính đặc thù: Hấp phụ vật lý phụ thuộc vào chất hoá học hấp phụ hoá học đòi hỏi phải có lực hoá học, hấp phụ hoá học mang tính đặc thù rõ rệt Quá trình hấp phụ chất tan dung dịch lên bề mặt chất hấp phụ bị ảnh hưởng yếu tố sau: + Ảnh hưởng dung môi: Hấp phụ dung dịch hấp phụ cạnh tranh, nghĩa chất tan hấp phụ mạnh dung môi hấp phụ yếu ngược lại Vì vậy, hấp phụ chất tan từ dung dịch dung môi nước tốt so với dung môi hữu + Ảnh hưởng chất hấp phụ chất bị hấp phụ: Thông thường chất phân cực dễ hấp phụ bề mặt phân cực, chất không phân cực lại dễ hấp phụ bề mặt không phân cực Khi giảm kích thước mao quản chất hấp phụ hấp phụ từ dung dịch thường tăng lên chừng mực kích thước mao quản không cản trở vào phân tử chất bị hấp phụ Nếu kích thước mao quản chất hấp phụ bé kích thước phân tử chất bị hấp phụ hấp phụ bị cản trở (có thể không xảy hấp phụ) Dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào diện tích bề mặt vật liệu hấp phụ Diện tích bề mặt vật liệu hấp phụ lớn phần tiếp xúc chất tan chất hấp phụ lớn, chất tan lưu lại bề mặt chất hấp phụ nhiều Như độ xốp diện tích bề mặt chất hấp phụ yếu tố vật lý quan trọng trình hấp phụ + Ảnh hưởng nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, hấp phụ dung dịch thường giảm, mức độ thấp so với hấp phụ khí Tuy nhiên, cấu tử hoà tan hạn chế mà tăng nhiệt độ, độ tan tăng lên khả hấp phụ tăng lên, nồng độ dung dịch tăng lên Với mục đích hấp phụ việc lựa chọn chất hấp phụ phải dựa đường đẳng nhiệt hấp phụ Việc tính toán đường đẳng nhiệt hấp phụ dựa phản ứng chất hấp phụ chất bị hấp phụ; dựa vào cấu trúc hay kích thước chất hấp phụ Để mô tả ảnh hưởng chất hấp phụ chất bị hấp phụ người ta đưa yếu tố sau Đây yếu tố để mô tả chất hấp phụ Thứ lượng phản ứng Thứ hai nhiệt hấp phụ Thứ ba ảnh hưởng thông số chất bị hấp phụ (độ phân cực, mô men lưỡng cực mô men tứ cực) Thứ tư dựa yếu tố: độ phân cực, điện tích, lực vandecvan, kích thước lỗ xốp hình dạng chất hấp phụ Cho đến có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng chất hấp phụ Các chất hấp phụ có tính thương mại than hoạt tính (activated carbon), zeolites, silica gel hay nhôm oxit hoạt tính (activated alumina) ứng dụng rộng rãi tách kim loại, chất hữu dạng khí lỏng (bảng 1.1) [77] Bảng 1.1 Ứng dụng chất hấp phụ Chất cần tách Chất hấp phụ Normal paraffins/isoparaffins Zeolite N2/O2 Zeolite O2/N2 Carbon molecular sieve CO,CH4, CO2, N2, Ar, NH3/H2 Activated carbon followed by zeolite H2O/ethanol Zeolite - Bảng 1.1 (Tiếp) Gas Purification H2O/olefin-natural gas, air… Silica, alumina, zeolite CO2/C2H4, natural gas Zeolite, carbon molecular sieve Hydrocarbons, halogenated organics, Activated carbon, silicalite solvents/vent streams Sulfur compounds/natural gas, Zeolite, activated alumina hydrogen… SO2/vent streams Zeolite, activated carbon Odors/air Silicalite Liquid Bulk Separations Normal paraffins/isoparaffin, Zeolite aromatics p-xylene/o-xylene, m-xylene Zeolite Fructose/glucose Zeolite Liquid Purifications H2/organics, oxygenated organics… Silica, alumina, zeolite Organics, halogenated organics, Activated carbon, silicalite oxygenated organics /H2O-water purification Inorganics (As, Cd, Cr, Cu, Se, Pb, Activated carbon F, Cl, radionuclides…)/H2O-water purification Odor and taste bodies/ H2O Activated carbon Sulfur compounds/organics Zeolite, alumina Drug detoxification in the body Activated carbon - 1.1.2 Giới thiệu số vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên Cho đến có nhiều nhà khoa học công bố công trình nghiên cứu vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên hay vật liệu có nguồn gốc từ sản phẩm thải ngành kinh tế Những vật liệu sản phẩm thải ngành nông nghiệp lõi ngô, vỏ trấu, vỏ xơ dừa, lõi ôliu, khuynh diệp, đậu, côca, hồ đào, vỏ cọ… Các sản phẩm thải ngành công nghiệp than tro bay hay khoáng liệu tuý tự nhiên đất sét, zeolit [70, 88, 90, 92] , quặng phốt phát, phốt phát tổng hợp [38, 64]… hay sản phẩm phụ trình chế biến hải sản vỏ tôm, vỏ cua Nhìn chung, vật liệu sử dụng trực tiếp làm vật liệu hấp phụ mà thường phải qua trình biến đổi hoá lý đó, nhằm tạo bề mặt có khả hấp phụ tốt Các tác nhân dùng để biến tính vật liệu thường axit HNO3, H2SO4 [20], chất oxi hoá H2O2, H2S2O8 axit hữu hay NaOH [26, 66] Chẳng hạn, biến tính vỏ trấu tác nhân hoá học, tác giả Nguyễn Văn Nội cộng [32] thu vật liệu có khả hấp phụ tốt ion kim loại Cu2+, Pb2+ Ni2+ Tác giả [26] sử dụng NaOH để chuyển hoá than tro bay nhà máy nhiệt điện Phả Lại thành chất hấp phụ ion kim loại nặng Sau sử dụng axit nitric làm tác nhân oxi hoá than sọ dừa Việt Nam, tác giả Nguyễn Thy Phương nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại Ni2+, Cu2+ , Zn2+, Cr3+ loại vật liệu [20] Axit nitric tác giả Abdel Nasser cộng [37] sử dụng làm tác nhân oxi hoá lõi ngô để tạo vật liệu có khả hấp phụ xanh – metylen tốt Tác nhân K2S2O8 tác giả Moreno Castilla [66] sử dụng để oxi hoá than hoạt tính Vật liệu biến tính thu có khả hấp phụ kim loại tốt vật liệu ban đầu Các loại vật liệu hấp phụ chế tạo từ sản phẩm thải ngành nông nghiệp vỏ trấu, xơ dừa, bồ đào nhiều nhà khoa học nghiên cứu Ví dụ, than hoạt tính từ bồ đào tác giả [83, 84] nghiên cứu ứng dụng để hấp phụ kim loại: Hg(II), Cr(III), Cu(II), Cd(II), NI(II), Co(II), Mn(II) Than hoạt tính chế tạo từ xơ dừa tác giả Kadirvelu [69] dùng để hấp phụ Hg(II) Dung lượng hấp phụ Hg(II) vật liệu cao, tới 154mg Hg/1g vật liệu Vật liệu hấp phụ chế tạo từ tro vỏ trấu Qingge Feng cộng [75] nghiên cứu Các ion kim loại Pb2+ Hg2+ tác giả sử dụng để đánh giá khả hấp phụ loại vật liệu Dung lượng hấp phụ Pb Hg vật liệu 9,86mg/g 3,05mg/g Than tro bay chất thải rắn tạo trình đốt than nhà máy nhiệt điện Các nhà máy nhiệt điện hàng năm thải hàng triệu tro bay, có phần nhỏ số sử dụng làm vật liệu xây dựng, phần lớn lại gây ô nhiễm môi trường cản trở sản xuất Chính vậy, việc chuyển hoá tro bay thành chất hấp phụ nhiều nhà khoa học quan tâm Tác giả Đặng Xuân Tập [26] chuyển hoá than tro bay thành chất hấp phụ ion kim loại nặng Dung lượng hấp phụ cực đại Co2+, Ni2+, Hg2+ Pb2+ là: 410,50mg/g; 408,32mg/g; 478,69mg/g 471,57mg/g Theo Panday cộng [61], loại than tro bay mà tác giả nghiên cứu có khả hấp phụ 1,39mg Cu/g Chitosan loại polyme sinh học, dẫn xuất chitin (chitin chất phổ biến tự nhiên, có nhiều loài động vật thân mềm có vỏ cứng tôm, cua ) Chitosan điều chế từ chitin thông qua phản ứng deacetyl hoá môi trường kiềm Trong phân tử chitosan có chứa nguyên tố N O có đôi điện tử tự nên chitosan có khả tạo phức với nhiều ion kim loại Chitosan vật liệu biến tính từ chitosan ứng dụng rộng rãi để xử lý kim loại Tác giả Cheung McKay [57] tiến hành khảo sát khả hấp phụ Pb2+ nước chitosan với kích thước hạt khác điều kiện pH khác Mô hình đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich tác giả nghiên cứu để từ dự đoán chế hấp phụ Pb 2+ vật liệu Các tác giả [42] sử dụng chitosan để hấp phụ ion kim loại nặng Cr, Cd, Hg Kết nghiên cứu cho thấy, chitosan có khả tạo phức với ion kim loại tốt polyme có nguồn gốc tự nhiên (vỏ cây, than bùn) hay polyme tổng hợp (poly-4-aminostyren) Sử dụng chitosan dạng màng để loại bỏ kim loại Cu, Co Ni khỏi dung dịch, tác giả [80] cho biết: khả loại Cu đạt hiệu cao kim loại khác Việc loại kim loại khác môi trường axit (pH[...]... tôi đã chọn đề tài luận án là: Nghiên cứu tính chất hấp thu của đá ong và khả năng ứng dụng trong phân tích xác định các kim loại nặng Mục tiêu của đề tài là: xác định khả năng và các điều kiện tối ưu để chuyển hoá đá ong thành chất hấp thu, có thể sử dụng để làm sạch môi trường và ứng dụng trong phân tích để xác định các kim loại nặng kết hợp với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 2 PHẦN II: NỘI... CHUNG VỀ CHẤT HẤP PHỤ 1.1.1 Chất hấp phụ Cơ sở và ứng dụng [19, 77] Chất hấp phụ (adsorbent) là những chất có bề mặt tiếp xúc lớn, có khả năng hút các chất khí hay chất tan trong pha lỏng lên bề mặt Khả năng hấp phụ của mỗi chất tuỳ thu c vào bản chất, điện tích bề mặt riêng của chất hấp phụ, nhiệt độ, pH và bản chất của chất tan Quá trình tích lũy vật chất lên bề mặt chất hấp phụ gọi là sự hấp phụ Chất. .. các ion kim loại của các vật liệu này không cao nhưng do có giá thành rẻ (khoảng 0,1USD/1kg) nên chúng vẫn thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học Ngoài zeolit, đất sét thì đá ong cũng là một trong những vật liệu tự nhiên có khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng Nghiên cứu và ứng dụng các vật liệu có nguồn gốc tự nhiên nói chung, đá ong nói riêng trong việc xử lý các chất độc hại trong môi... hưởng của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ: Thông thường các chất phân cực dễ hấp phụ trên bề mặt phân cực, còn chất không phân cực lại dễ hấp phụ trên bề mặt không phân cực Khi giảm kích thước của mao quản trong chất hấp phụ thì sự hấp phụ từ dung dịch thường tăng lên nhưng chỉ trong chừng mực kích thước mao quản không cản trở sự đi vào của phân tử chất bị hấp phụ Nếu kích thước mao quản của chất hấp. .. được tích lũy lên bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ Ngược với quá trình hấp phụ là quá trình giải hấp Đó là quá trình giải phóng chất bị hấp phụ khỏi lớp bề mặt chất hấp phụ Tuỳ theo bản chất của lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ mà có sự hấp phụ vật lý và sự hấp phụ hoá học + Hấp phụ vật lý được gây ra bởi lực vandecvan giữa các phân tử chất hấp phụ và các phân tử chất bị hấp. .. [66] sử dụng để oxi hoá than hoạt tính Vật liệu biến tính thu được có khả năng hấp phụ các kim loại tốt hơn vật liệu ban đầu Các loại vật liệu hấp phụ được chế tạo từ các sản phẩm thải của ngành nông nghiệp như vỏ trấu, xơ dừa, cây bồ đào đã được rất nhiều 7 nhà khoa học nghiên cứu Ví dụ, than hoạt tính từ cây bồ đào đã được các tác giả [83, 84] nghiên cứu và ứng dụng để hấp phụ các kim loại: Hg(II),... nhiệt hấp phụ Việc tính toán đường đẳng nhiệt hấp phụ dựa trên các phản ứng giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ; dựa vào cấu trúc hay kích thước của chất hấp phụ Để mô tả sự ảnh hưởng cơ bản giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ người ta đưa ra các yếu tố sau Đây cũng chính là các yếu tố để mô tả chất hấp phụ Thứ nhất là năng lượng phản ứng thế Thứ hai là nhiệt hấp phụ Thứ ba là sự ảnh hưởng của các. .. hơn kích thước phân tử của chất bị hấp phụ thì sự hấp phụ bị cản trở (có thể không xảy ra sự hấp phụ) Dung lượng hấp phụ cũng phụ thu c vào diện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ Diện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ càng lớn thì phần tiếp xúc giữa chất tan và chất hấp phụ càng lớn, chất tan lưu lại trên bề mặt chất hấp phụ càng nhiều Như vậy độ xốp và diện tích bề mặt chất hấp phụ là các yếu tố vật... cứng như tôm, cua ) Chitosan được điều chế từ chitin thông qua phản ứng deacetyl hoá trong môi trường kiềm Trong phân tử chitosan có chứa các nguyên tố N và O còn có đôi điện tử tự do nên chitosan có khả năng tạo phức với nhiều ion kim loại Chitosan và các vật liệu biến tính từ chitosan đã và đang được ứng dụng rộng rãi để xử lý các kim loại Tác giả Cheung và McKay [57] đã tiến hành khảo sát khả năng. .. năng hấp phụ Pb2+ trong nước của chitosan với các 8 kích thước hạt khác nhau và ở các điều kiện pH khác nhau Mô hình đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và Freundlich đã được các tác giả nghiên cứu để từ đó dự đoán cơ chế hấp phụ Pb 2+ của vật liệu này Các tác giả [42] cũng sử dụng chitosan để hấp phụ các ion kim loại nặng như Cr, Cd, Hg Kết quả nghiên cứu cho thấy, chitosan có khả năng tạo phức với các