Khóa luận tốt nghiệp hóa phân tích

Tên đề tài: TỔNG HỢP HẠT NANO TiO2/Fe2O3 VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ AMOXICILLIN Sinh viên: Dương Thị Oanh Giáo viên hướng dẫn: TS Vũ Thị Hương ThS Trần Minh Đức LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp thực Bộ môn Hóa Phân tích – Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, em đón nhận nhiều dạy dỗ, hướng dẫn góp ý nhiệt tình thầy cô, bạn bè Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô giáo TS Vũ Thị Hương thầy giáo Ths Trần Minh Đức – người giao đề tài tận tình bảo, hướng dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo Bộ môn Hóa Phân tích, Thầy, Cô khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội với toàn thể bạn bè giúp đỡ, động viên em suốt thời gian thực khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2017 Sinh viên Dương Thị Oanh MỤC LỤC 2 Kí hiệu viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt CA Citric acid Axit xitric CAT Photo catalysis Chất xúc tác quang Eg Forbidden band Năng lượng vùng cấm h+ Hole Lỗ trống e- Electron Electron VB Valence Band Vùng hóa trị CB Conductive Band Vùng dẫn UV Ultraviolet Ánh sáng tử ngoại SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét XRD X–ray diffraction Tinh thể học tia X DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT 3 MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp dược phẩm nước ta đánh giá đà phát triển với nhiều công ty cổ phần dược tiếng Công ty CP Trapaco, Công ty CP dược Hậu Giang, Công ty CP dược phẩm Nam Hà, … Trong trình chế biến nguyên liệu thành sản phẩm thuốc, trình rửa giải trang thiết bị, rửa chai lọ, vệ sinh nhà xưởng, … tạo nguồn nước thải có mức độ ô nhiễm cao Nguồn nước thải có chứa hàm lượng dầu mỡ cao thành phần khó xử lý đặc biệt hợp chất có chứa vòng β– lactams nhà máy có sản xuất thuốc kháng sinh, khiến thông số COD nước thải thường có giá trị cao, vượt quy chuẩn xả thải cho phép Hiện nay, để làm giảm thiểu nồng độ thành phần có nước thải trước xả nguồn tiếp nhận, phương pháp phổ biến dùng để xử lý phương pháp xúc tác quang giúp phân hủy tốt loại hợp chất hữu cơ, điển hình vật liệu bán dẫn nano TiO2 [1,2] Tuy nhiên độ rộng vùng cấm (Eg) titan đioxit (TiO 2) (3,25 eV anatase 3,05 eV rutile) nên ánh sáng tử ngoại (UV) với bước sóng λ < 380 nm kích thích electron từ vùng hóa trị lên vùng dẫn gây tượng quang xúc tác Điều làm hạn chế khả ứng dụng vật liệu TiO xử lí môi trường Để sử dụng nguồn lượng ánh sáng mặt trời vào trình quang xúc tác TiO2, cần thu hẹp lượng vùng cấm Để thực mục đích nhiều ion kim loại phi kim sử dụng pha tạp vào vật liệu TiO2 Pha tạp TiO2 nguyên tố khác phi kim, kim loại chuyển tiếp, … cách thức hiệu để mở rộng ánh sáng hấp phụ từ vùng UV sang vùng nhìn thấy giảm tái kết hợp electron lỗ trống phát quang TiO [3] Với mong muốn đóng góp phần nhỏ cho việc tìm kiếm vật liệu quang xúc tác TiO2 hoạt động vùng ánh sáng nhìn thấy, tiến hành nghiên cứu đề tài: “Tổng hợp hạt nano TiO2/Fe2O3 ứng dụng xử lý amoxicillin” CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4 1.1 TỔNG QUAN VỀ TiO2 1.1.1 Giới thiệu vật liệu nano TiO2 Môi trường ô nhiễm hệ phát triển giới, vấn đề nghiêm trọng bỏ qua Ví dụ ô nhiễm môi trường liệt kê nhiều như: Ô nhiễm nguồn nước chất thải công nghiệp hộ gia đình, bệnh hô hấp ô nhiễm không khí SO x NOx, không khí phòng bị ô nhiễm hợp chất hữu phát từ vật liệu xây dựng phát triển, đioxin thoát từ vật liệu nhựa trình đốt rác, Thực tế việc sử dụng lượng để loại bỏ ô nhiễm môi trường lại làm tăng lượng khí thải CO dẫn đến nóng lên toàn cầu nhiều hơn, dẫn đến tình trạng khó xử sử dụng lượng để hoàn thành mục tiêu chống ô nhiễm môi trường Trong trường hợp vậy, cần loại vật liệu nhẹ nhàng hài hòa với môi trường bị ô nhiễm để khôi phục lại nguyên trạng cách sử dụng lượng tự nhiên, phần môi trường Một giải pháp cho vấn đề chất xúc tác quang [4] Chất xúc tác quang tạo trình oxy hóa bề mặt để loại bỏ chất độc hại hợp chất hữu hay vi khuẩn, tiếp xúc với ánh sáng mặt trời Các phản ứng quang hóa bề mặt titanium đioxit (TiO2) thu hút nhiều ý việc ứng dụng thực tế để làm môi trường làm gạch, kính, … TiO2 có lợi ổn định hóa học cao, không gây độc, giá thành tương đối thấp, bất lợi lớn có ánh sáng tử ngoại (chiếm khoảng 4% xạ mặt trời) sử dụng cho phản ứng quang hóa Vì vậy, quan tâm lớn nhằm tìm cách mở rộng vùng bước sóng hấp thụ TiO sang vùng nhìn thấy mà không làm giảm hoạt tính quang để sử dụng có hiệu đặc tính quang xúc tác loại vật liệu Với thành công bước đầu, nghiên cứu cấu trúc vật liệu TiO2 pha tạp chứng minh tính chất đặc điểm cấu trúc vật liệu TiO2 hoàn toàn thay đổi thay phần ion titan ion nguyên tố khác Hướng nghiên cứu nhằm mục đích mở rộng ứng dụng 5 loại vật liệu lĩnh vực chế tạo vật liệu xử lý môi trường, vật liệu xây dựng thân thiện môi trường, lượng sạch, … điều kiện chiếu sáng thông thường mà không cần bổ sung nguồn sáng tử ngoại (UV) Hiện nay, TiO2 có nhiều ứng dụng sống hóa mỹ phẩm, chất màu, sơn, chế tạo loại thủy tinh, men gốm chịu nhiệt … Ở dạng hạt mịn kích thước nm, TiO2 ứng dụng lĩnh vực chế tạo pin mặt trời, sensor, làm chất xúc tác quang, … Đặc biệt TiO2 quan tâm lĩnh vực làm xúc tác quang ứng dụng xử lý môi trường công nghệ lượng 1.1.2 Cấu trúc vật liệu TiO2 Titan đioxit (TiO2) chất rắn màu trắng, đun nóng có màu vàng, làm lạnh trở lại màu trắng Tinh thể TiO2 có độ cứng cao, khó nóng chảy (t0nc = 1870°C) bền nhiệt, không độc hại không bị xám để lâu không khí [5] TiO2 tự nhiên tồn ba dạng thù hình khác rutile, anatase, brookite Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể dạng thù hình TiO2 Trong ba pha hai dạng ứng dụng nhiều anatase rutile Theo nhiệt độ, cấu trúc TiO chuyển dần từ trạng thái vô định hình sang pha anatase đến pha rutile Pha anatase chiếm ưu nung nhiệt độ thấp (300°C đến 700°C), tăng nhiệt độ lên (700°C đến 900°C) pha anatase chuyển sang pha rutile, nhiệt độ cao (trên 900°C), pha rutile chuyển thành pha brookite Một số tính chất vật lí đặc trưng hai dạng tinh thể anatase rutile TiO2 cung cấp bảng đây: Bảng 1.1 Một số tính chất vật lí TiO2 anatase rutile STT Tính chất vật lí Anatase Rutile Cấu trúc tinh thể Tứ phương Tứ phương Nhiệt độ nóng chảy (°C) 1800 1850 Khối lượng riêng (g/cm3) 3,84 4,20 Độ cứng Mohs 5,5 – 6,0 6–7 Chỉ số khúc xạ 2,54 2,75 Hằng số điện môi 31 114 Nhiệt dung riêng (cal.mol–1°C–1) 12,96 13,2 Mức lượng vùng cấm (eV) 3,25 3,05 1.1.3 Tính quang xúc tác TiO2 1.1.3.1 Giới thiệu chất xúc tác quang Năm 1930, khái niệm quang xúc tác đời Trong hoá học, dùng để nói đến phản ứng xảy tác dụng đồng thời ánh sáng chất xúc tác, hay nói cách khác, ánh sáng nhân tố kích hoạt chất xúc tác, giúp cho phản ứng xảy Khi có kích thích ánh sáng, chất bán dẫn tạo cặp điện tử – lỗ trống có trao đổi electron chất bị hấp phụ, thông qua cầu nối chất bán dẫn Bằng cách vậy, chất xúc tác quang làm tăng tốc độ phản ứng quang hóa, cụ thể tạo loạt quy trình giống phản ứng oxi hoá – khử phân tử dạng chuyển tiếp có khả oxi hoá – khử mạnh chiếu ánh sáng thích hợp Titan oxit TiO2 làm chất xúc tác quang thỏa mãn điều kiện: - Có hoạt tính quang hóa - Có lượng Eg thích hợp để hấp thụ ánh sáng cực tím nhìn thấy 1.1.3.2 Cơ chế xúc tác quang TiO2 chất có hoạt tính quang hóa Hệ TiO2 + UV ứng dụng xử lý chất thải có tính oxi hóa mạnh Quá trình xúc tác quang bề mặt vật liệu bán dẫn TiO2 khơi mào nhận nguồn ánh sáng có bước sóng thích hợp có lượng lớn lượng vùng cấm TiO (λ< 380 nm) Khi đó, electron hóa trị tách khỏi liên kết, chuyển từ vùng hóa trị (VB) lên vùng dẫn (CB) để lại lỗ trống VB, từ tạo cặp electron – lỗ trống: TiO2 + hv (λ < 380 nm) TiO2 (eCB− + hVB+) Các electron có tính khử mạnh lỗ trống có tính oxi hóa mạnh Chúng tham gia phản ứng với chất hấp phụ bề mặt chất xúc tác H2O, ion OH−, hợp chất hữu oxi hòa tan Sự oxi hóa nước hay OH − bị hấp phụ bề mặt hạt TiO2 sinh gốc tự OH* tác nhân trình oxi hóa nâng cao TiO2 (h+) + H2O TiO2 + OH* + H+ TiO2 (h+) + OH− TiO2 + OH* Một phản ứng quan trọng khác xảy vùng dẫn TiO e− khử O2 bị hấp phụ, tạo ion O2− TiO2 (e−) + O2 TiO2 + O2− Gốc O2− phản ứng với ion H+ (tạo thành phân ly H2O) để sinh HO2* H+ + O2− HO2* Từ gốc O2− HO2*, tạo thành H2O2 theo phản ứng sau: 2O2− + 2H2O H2O2 + 2OH− + O2 TiO2 (e−) + HO2* + H+ H2O2 + TiO2 Sau đó, H2O2 bị phân tách, tạo gốc hydroxyl: H2O2 + hν OH* H2O2 + O2− OH* + O2 + OH− H2O2 + TiO2 (e−) OH* + OH− + TiO2 Ion OH− sinh lại tác dụng với lỗ trống quang sinh (h +) để tạo thêm gốc OH* tác nhân oxi hóa mạnh có khả oxi hóa hầu hết chất hữu Trong trình xúc tác quang TiO2, chất ô nhiễm hữu vô bị oxi hóa lên mức cao cuối tạo thành chất không độc hại [6] 1.1.4 Các phương pháp tổng hợp TiO2 Trong năm gần đây, liên quan đến ứng dụng đại TiO2, số phương pháp tổng hợp TiO2 nghiên cứu ứng dụng: 1.1.4.1 Phương pháp vật lý Để điều chế nano TiO2 thường sử dụng phương pháp vật lí sau: * Phương pháp lắng đọng hóa học: Sử dụng thiết bị bay titan kim loại nhiệt độ cao, sau cho kim loại dạng tiếp xúc với oxi không khí để thu oxit kim loại Sản phẩm thu TiO2 dạng bột màng mỏng * Phương pháp phân ly nhiệt dung môi: Là phương pháp gần giống phương pháp thủy nhiệt, ngoại trừ việc sử dụng dung môi điều kiện nhiệt độ cao so với phương pháp thủy nhiệt 8 * Phương pháp bắn phá ion: Các phân tử tách khỏi nguồn rắn nhờ trình va đập khí Phương pháp thường dùng để điều chế màng TiOx đa tinh thể thành phần rutile hoạt tính xúc tác I.1.4.2 Các phương pháp hóa học * Phương pháp thuỷ nhiệt: Đi từ nguồn nguyên liệu TiO anatase Trong phương pháp này, dùng nước áp suất cao nhiệt độ cao điểm sôi bình thường Khi đó, nước thực hai chức năng: thứ trạng thái nên môi trường truyền áp suất cho phản ứng xảy ra, thứ hai đóng vai trò dung môi hoà tan phần chất phản ứng áp suất cao, phản ứng thực pha lỏng có tham gia phần pha lỏng pha Thông thường, áp suất pha khí điểm tới hạn chưa đủ để thực trình Vì vậy, người ta thường chọn áp suất cao áp suất cân nước để tăng hiệu trình điều chế Nhiệt độ, áp suất nước thời gian phản ứng nhân tố vô quan trọng định hiệu phương pháp, sử dụng dung môi phân cực NH 3, dung dịch nước chứa HF, axit, bazơ khác để điều chỉnh pH dung môi không phân cực để mở rộng khả ứng dụng phương pháp tổng hợp [7] * Phương pháp thủy phân: Trong số muối vô titan sử dụng để điều chế TiO2 dạng anatase TiCl4 sử dụng nhiều cho kết tốt Thủy phân TiCl4 dung dịch nước etanol: Chuẩn bị dung dịch TiCl4 cách nhỏ từ từ TiCl4 99% vào nước ( hỗn hợp rượu − nước) làm lạnh hỗn hợp nước đá − muối để thu dung dịch suốt Sau dung dịch đun nóng đến nhiệt độ thích hợp để trình thuỷ phân xảy Quá trình xảy theo phản ứng sau: TiCl4 + 3H2O Ti(OH)4 + 4HCl Sau đó, Ti(OH)4 ngưng tụ loại nước để tạo kết tủa TiO2.nH2O Kết tủa lọc, rửa, sấy chân không, nung nhiệt độ thích hợp để thu sản phẩm TiO2 kích thước nano Kết thu từ phương pháp tốt, hạt TiO2 kích thước nano dạng tinh thể rutile có kích thước trung bình 5,0 nm-10,5 nm * Phương pháp nghiền: Đây phương pháp áp dụng sớm để chế tạo hạt nano dùng ứng dụng vật lý Trong phương pháp này, TiO nghiền với chất hoạt hóa bề mặt hóa chất để biến tính với dung môi 9 Chất hoạt hóa bề mặt giúp cho trình nghiền dễ dàng đồng thời tránh hạt kết tụ với Sau nghiền, sản phẩm phải trải qua trình phân tích hạt phức tạp để thu hạt tương đối đồng * Phương pháp tẩm: Thủy phân TiCl4 dung môi etanol−nước, sau trộn huyền phù TiO2.nH2O với dung dịch chứa tiền chất cần biến tính (ví dụ biến tính N dung dịch NH3, dung dịch amin, ure …) nước có nồng độ khác Sau lấy sản phẩm thu đem sấy nung nhiệt độ khác * Phương pháp sol–gel: Sol−gel trình chế tạo vật liệu oxit kim loại từ dung dịch, thông qua phản ứng thuỷ phân-ngưng tụ muối vô kim loại tiền chất alkoxide kim loại [8] Quá trình sol−gel gồm giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Tạo hệ sol Giai đoạn 2: Gel hóa Giai đoạn 3: Định hình Giai đoạn 4: Sấy Giai đoạn 5: Kết khối 1.2 Tổng quan oxit Fe2O3 1.2.1 Giới thiệu Fe2O3 Fe2O3 loại oxit sắt phổ biến thiên nhiên hợp chất thuận tiện cho việc nghiên cứu tính chất từ chuyển pha cấu trúc hạt nano Sự tồn Fe2O3 vô định hình pha tinh thể khác gồm có: alpha–α, beta–β, gamma–γ, epsilon–ε [9] 1.2.2 Tính chất Fe2O3 – Fe2O3 chất rắn màu nâu đỏ, không tan nước – Fe2O3 oxit bazơ, tan axit tạo thành dung dịch muối sắt (III) Fe2O3 + HCl 2FeCl3 + 3H2O – Về tính chất từ tính: β–Fe2O3 có tính thuận từ, γ–Fe2O3 ε–Fe2O3 có từ tính mạnh, α– Fe2O3 phản sắt từ 10 10 Đường chuẩn xây dựng theo qui trình đưa phần 3.3.1 với điều kiện đo phần 3.3.2 Biểu diễn mối liên hệ nồng độ amoxicillin với diện tích pic (Spic), kết đưa hình 3.4 700000 y = 2687.7x - 15520 R² = 0.9949 600000 Spic (mAU) 500000 400000 300000 200000 100000 0 50 100 150 200 250 Nồngđộ amoxicillin (mg.L-1) Hình 3.4 Đường chuẩn xác định amoxicillin phương pháp HPLC (các điều kiện đo phần 2.3.2) Nồng độ amoxicillin phụ thuộc vào diện tích píc theo phương trình hồi qui tuyến tính có dạng: Spic= 2687.7×Camoxicillin – 15520 khoảng nồng độ từ – 225 mg/L với hệ số tương quan R² = 0,9949 Từ phương trình đường chuẩn này, đo diện tích pic dễ ràng tính nồng độ amoxicillin theo công thức: Camoxicillin = Spic + 15520 2687,7 (mg/L) Đường chuẩn dùng để xác định nồng độ amocixillin dung dịch sau xử lí vật liệu xúc tác 3.2.2 Khả xúc tác vật liệu tác dụng ánh sáng vùng khả kiến Titan oxit vật liệu xúc tác phổ biến sử dụng nhiều khả xúc tác mạnh, vật liệu rẻ tiền không độc hại với môi trường Tuy nhiên việc sử dụng 26 26 vật liệu có hạn chế lượng vùng cấm tương đối cao nên cần sử dụng nguồn sáng tử ngoại để kích thích % a m o x ic ilin b ị x lí [% ] 50 Vật liệu xúc tác: TiO2/Fe2O3 ( tỉ lệ 5:5) 40 30 20 10 0 50 100 150 200 T h i g ia n / p h ú t Hình 3.5 Biểu đồ biểu diễn hàm lượng amoxicillin bị xử lí theo thời gian tác dụng xúc tác quang TiO2/Fe2O3 (tỉ lệ 5:5) Trong nghiên cứu này, để tăng hiệu xúc tác titan oxit, vật liệu TiO2/Fe2O3 tổng hợp với mục đích sử dụng ánh sáng vùng khả kiến Để thử khả xúc tác vật liệu trình xử lí amoxicillin, tiến hành thực phản ứng phân huỷ amoxicillin dùng vật liệu xúc tác TiO 2/Fe2O3 (tỉ lệ khối lượng TiO2:Fe2O3 5:5 theo qui trình sau Cho 0,5 gam xúc tác vào 80 mL dung dịch amoxicillin nồng độ 107 mg/L, mẫu tiến hành xử lí mục 2.4.1 Kết đưa hình 3.5 Theo kết hình 3.5, điều kiện xử lí nhau, hàm lượng % amoxicilln bị xử lí xúc tác TiO2/ Fe2O3 tăng theo gian xử lí Điều chứng tỏ vật liệu TiO2/ Fe2O3 tổng hợp có tính chất vật liệu quang xúc tác kích thích ánh sáng vùng khả kiến Trong 30 phút đầu tiên, hàm lượng amoxicillin giảm nhanh, điều lí giải vật liệu sắt oxit hấp phụ amoxicillin lên bề mặt vật liệu nên nồng độ giảm mạnh thời gian ban đầu Như vậy, việc pha tạp Fe2O3 vào vật liệu TiO2 làm tăng khả xúc tác vật liệu cách 27 27 hấp phụ kháng sinh lên bề mặt Fe 2O3 kích thích TiO2 có hoạt tính xúc tác dùng ánh sáng vùng khả kiến 3.2.3 Khảo sát thành phần vật liệu xúc tác Để tối ưu thành phần vật liệu xúc tác, 0,5 gam xúc tác có tỉ lệ khối lượng TiO2:Fe2O3 bảng 2.1 cho cốc riêng biệt chứa 80 mL dung dịch amoxicillin, tiến hành thực phản ứng quang xúc tác điều kiện chiếu sáng thời gian Các mẫu khuấy sục không khí liên tục suốt thời gian thực phản ứng phân huỷ Nồng độ amoxicillin lại dung dịch xác định phương pháp HPLC Kết đưa dạng phần trăm amoxicillin bị xử lí hình 3.6 cho tỉ lệ mẫu vật liệu TiO 2: Fe2O3= 5:5 có hiệu xử lí amoxiciliin cao Thời gian xử lý mẫu: Hình 3.6 Biểu đồ hàm lượng % amoxicillin bị xử lí so với ban đầu theo /Fe22/Fe O32O3 khác mẫu dùng vậtVật liệuliệu xúcxúc táctác: có TiO tỉ lệ 2TiO 3.2.4 Kết xử lí mẫu chứa amoxicillin Để thử khả xử lí amoxicillin nước thải, mẫu nước thải chứa kháng sinh chuẩn bị cách thêm lượng kháng sinh vào mẫu nước thải lấy từ sông Nhuệ Thực trình xử lí kháng sinh nước thải tác dụng vật liệu xúc tác TiO2/Fe2O3 (tỉ lệ khối lượng lấy đem xử lí mẫu thải TiO2: Fe2O3= 7:3) kích thích nguồn sáng vùng khả kiến Hàm lượng amoxicillin lại sau xử lí xác định phương pháp HPLC Kết đưa hình 3.7 28 28 % amoxicilin bị xử lí [%] 100 80 Thời gian xử lý mẫu: 67.73 Vật liệu xúc tác: TiO2/Fe2O3 60 49.97 40 33.38 26.67 20 Mẫu NT1 Mẫu NT2 Mẫu NT3 Mẫu nước cất Hình 3.7 Biểu đồ hàm lượng % amoxicillin bị xử lí mẫu giả nước thải sau xử lí vật liệu xúc tác TiO2/Fe2O3 tỉ lệ khối lượng 7:3 (Mẫu NT 1: amoxicillin 50 mg/L; Mẫu NT2: amoxicillin 50 mg/L; cephalexin 70 mg/L ampicillin 60 mg/L; Mẫu NT3: amoxicillin 110 mg/L; Mẫu nước cất mẫu dung dịch amoxicillin pha nước cất có nồng độ 107 mg/L) Từ kết hình 3.7, ta thấy khoảng thời gian giờ, với điều kiện xử lí trình bày mục 3.4.1, hàm lượng phần trăm amoxicillin bị xử lí vật liệu TiO2/Fe2O3 mẫu nước cất chứa amoxicillin 107 mg/L cao so với hàm lượng % amoxicillin bị xử lí mẫu nước thải chứa 110 mg/L amoxicillin Điều giải thích nước thải có chứa nhiều hợp chất khác, đặc biệt hợp chất hữu Do vậy, TiO 2/Fe2O3 xúc tác phân huỷ amoxicillin đóng vai trò xúc tác phân huỷ hợp chất khác có mẫu Do hiệu xử lí amoxicillin so với mẫu chuẩn bị nước cất Đối với mẫu nước thải cho thêm amoxicillin có nồng độ 50 mg/L sau xử lí tới 67,73% amoxicillin Tuy nhiên, với mẫu nước thải thêm amoxicillin với nồng độ 50 mg/L hai kháng sinh khác cephalexin 70 mg/L ampicillin 60 mg/L sau giờ, xử lí 26,67% amoxicillin Như vậy, vật liệu TiO2/Fe2O3 có khả xử lí kháng sinh nước thải tác dụng ánh sáng vùng khả kiến Tuy nhiên 29 29 thời gian hiệu xử lí chưa cao Để xử lí amoxicillin kháng sinh khác nói chung với hiệu cao cần tăng thời gian xử lí KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài, thu số kết ban đầu sau: Đã tổng hợp thành công vật liệu xúc tác quang dạng hạt nano TiO 2/ Fe2O3 theo phương pháp sol-gel với nhiều tỉ lệ khối lượng khác TiO2 Fe2O3 Kết nghiên cứu cấu trúc mẫu tổng hợp [ việc phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X, ảnh SEM Kết T rằng, vật liệu tổng hợp có chứa TiO2, Fe2O3 dạng hạt nano y Đã xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng p amoxicillin phương pháp phân tích sắc kí dung dịch qua e việc sử máy HPLC khoảng nồng độ từ 5225mg/L theo phương trình tuyến tính có dạng: a Spic= 2687.7×Camoxicillin – 15520 khoảng 225 mg/L với hệ số tương quan R² = 0,9949 nồng độ từ – q u Đã tiến hành thử hoạt tính xúc tác vật liệu o kháng sinh amoxicillin xạ ánh sáng cho thấy hàm lượng amoxicillin giảm dần chứng tỏ vật liệu có hoạt tính xúc tác dùng thích vùng ánh sáng khả kiến t e việc xử lí vùng khả kiến, kết theo thời gian, ánh sáng kích f r Khảo sát mẫu theo tỉ lệ khối lượng o việc xử lí amoxicillin để chọn tỉ lệ tốt thấy mẫu vật liệu TiO2: Fe2O3= 5:5 cho hàm lượng % amoxicillin bị m TiO2: Fe2O3 qua Kết cho t xử lí cao h Đã tiến hành xử lý 03 mẫu nước thải tự tạo có e d 30 30 o c u m chứa amoxicillin Thời gian xử lý mẫu: Vật liệu xúc tác: TiO2/Fe2O3 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Anh [1] M Klavarioti, D Mantzavinos and D Kassinos, Removal of residual pharmaceuticals from aqueous systems by advanced oxidation processes, Environ Int., (2009) 35, 402–417 [2] S Chiron, A Fernandez-Alba, A Rodriguez and E Garcia-Calvo, Pesticide chemical oxidation: state-of-the-art, Water Res., (2000) 34, 366–377 [4] M R Hoffmann, S T Martin, W Choi and D W Bahenemann, Environmental application of semiconductor photocatalysis, Chem Rev., (1995) 95, 69–96 [6] X Chen and S.S Mao, “Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis, properties, Modification, and Applications”, Chem Rev (2007) 107, 2891-2959 [7] Farghali A.A., Zaki A.H., Khedr M.H., “Hydrothermally synthesized TiO2 nanotubes and nanosheets for photocatalytic degradation of color yellow sunset”, International Journal of Advanced Research, (2014) (7), 285-29 [8] Maiyalagan T., Viswanathan B and Varadaraju U V., “Fabrication and characterization of uniform TiO2 nanotube arrays by sol–gel template method”, Bull.Mater Sci., (2006) 29 (7), 705–708 [9] Yoon Chunga, Sung K Lima, C.K Kima, Young-Ho Kima, C.S Yoona, Synthesis of γ-Fe2O3 nanoparticles embedded in polyimide, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, (2004), 272, 1167–1168 [14] E.Benito – dena, A.I Dar Ful – Rodera, M.E Leon – Gonzalez, M.C.Mereno – Rondi, “Evaluation of mixed mode solid phase extration cartridges for the preconcentration of beta lactam antibio in wastewater using liquid chromatography with UV – DAD detection”, Analytical chimica acta, (2005) 556 (2), 415-422 [15] J.M Cha, S Yang, K.H Carlson, “Trace determination of beta-lactam antibiotics in surface water and urban wastewater using liquid chromatography combined with electrospray tandem mass spectrometry”, J Chromatogr A, (2006) 1115, 46-57 31 31 Tài liệu Tiếng Việt [3] Nguyễn Đức Nghĩa, Hóa học nano − Công nghệ vật liệu nguồn, NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ, Hà Nội (2007) [5] Ngô Sỹ Lương,“Ảnh hưởng yếu tố trính điều chế đến kìch thước hạt cấu trúc tinh thể TiO2” Tạp chí Khoa học, Khoa học tự nhiên công nghệ, ĐHQG HN, T.XXI, N.2, tr 16-22 (2005) [10] Nguyễn Thị Kim Liên, “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu oxit kim loại M xOy (M= Mn, Fe)/cacbon nano từ vỏ trấu dùng làm vật liệu điện cực cho tụ điện hóa”, Luận văn thạc sỹ, Khoa Hóa học, trường Đại học sư phạm Hà Nội (2016) [11] Nguyễn Đình Luyện, Hóa dược, Nhà xuất Đại học Dược Hà Nội (1999) [12] Bùi Thị Ngát, “Nghiên cứu điều kiện tách số kháng sinh họ β – lactam kỹ thuật chiết pha rắn kết hợp với phương pháp đo phổ hấp thụ phân tử”, Khóa luận tốt nghiệp,Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội (2011) [13] Trần Quang Thủy, Xác định lượng dư Penicillin G V thực phẩm phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao, Nhà xuất Bộ Y Tế (2009) 32 32 PHỤ LỤC /612722 mV 20 Detector A:254nm 15 10 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 5.0 6.0 Hình P11: C = 225 mg/L mV Detector A:254nm /391915 12.5 10.0 7.5 5.0 2.5 0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 Hình P12: C= 158 mg/L /250210 mV 10 Detector A:254nm -5 -10 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 Hình P13: C = 107 mg/L 33 33 7.0 8.0 9.0 /131710 mV Detector A:254nm 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 6.0 Hình P14: C = 58,5 mg/L /46280 mV Detector A:254nm 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 Hình P15: C = 26,75mg/L /24148 mV Detector A:254nm 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 Hình P16: C = 13,4 mg/L 34 34 5.0 6.0 /11466 mV Detector A:254nm 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 Hình P17: C = 6,7 mg/L /4299 mV Detector A:254nm 0.15 0.10 0.05 0.00 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 Hình P18: C = mg/L Hình P1: Sắc đồ amoxicillin với nồng độ khác (từ - 225 mg/L), với thành phần pha động gồm: 15% methanol – 85% dung dịch H3PO4 0,03 M thể tích /211421 mV Detector A:254nm /4802 /3589 /2285 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 Hình P21 Mẫu 1, tỉ lệ 7:3 35 35 7.0 8.0 9.0 /183478 mV Detector A:254nm 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 7.0 8.0 9.0 7.0 8.0 9.0 Hình P22 Mẫu 2, tỉ lệ 6:4 /148982 mV Detector A:254nm /26331 2.5 0.0 -2.5 -5.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 Hình P23 Mẫu 3, tỉ lệ 5:5 /190012 mV Detector A:254nm 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 Hình P24 Mẫu 4, tỉ lệ 4:6 36 36 /226931 mV Detector A:254nm -1 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 Hình P25 Mẫu 5, tỉ lệ 3:7 mV 3.0 Detector A:254nm /53747 Hình P2: Sắc đồ amoxicillin dung dịch amoxicillin nồng độ 107 mg/L sau xử lí vât liệu xúc tác có tỉ lệ khối lượng khác nhau: Mẫu (7:3); Mẫu (6:4); Mẫu (5:5); Mẫu (4:6); Mẫu (3:7) Thành phần pha động gồm: 15% methanol – 85% dung dịch H3PO4 0,03 M thể tích 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 Hình P31 Thời điểm ban đầu 37 37 15.0 17.5 /235344 mV Detector A:254nm /70078 /17343 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 Hình P31 Sau Hình P3 Sắc kí đồ mẫu nước thải thêm amoxicillin với nồng độ 50 mg/L thời điểm ban đầu sau xử lý vật liệu xúc tác TiO2/Fe2O3 có tỉ lệ khối lượng 7:3 Thành phần pha động gồm: 15% methanol – 85% dung dịch H3PO4 0,03 M thể tích /99110 /237831 mV Detector A:254nm -1 -2 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 Hình P41: Tại thời điểm ban đầu mV Detector A:254nm /251773 /70699 0.0 38 2.5 5.0 7.5 10.0 38 12.5 15.0 17.5 Hình P42: Sau Hình P4 Sắc kí đồ mẫu nước thải thêm vào kháng sinh với nồng độ là: amoxicillin 50 mg/L; cephalexin 70 mg/L ampicillin 60 mg/L thời điểm ban đầu sau xử lý vật liệu xúc tác TiO2/Fe2O3 có tỉ lệ khối lượng 7:3 Thành phần pha động gồm: 15% methanol – 85% dung dịch H3PO4 0,03 M thể tích /16239 mV Detector A:254nm 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 17.5 Hình P51: Tại thời điểm ban đầu mV Detector A:254nm /10819 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 Hình P52: Sau 3h Hình P5 Sắc kí đồ mẫu nước thải thêm vào kháng sinh với nồng độ là: amoxicillin 100 mg/L thời điểm ban đầu sau xử lý vật liệu xúc tác TiO2/Fe2O3 có tỉ lệ khối lượng 7:3 Thành phần pha động gồm: 15% methanol – 85% dung dịch H3PO4 0,03 M thể tích 39 39 40 40 ... - Scal e File : O a nh-DHS P-TiO 2-Fe 3O w - Type : 2Th/Th locke d - S ta rt: 10.0 00 ° - End: 0.0 00 ° - S te p: 0.0 30 ° - S te p time : 1.0 s - Te mp : 25 ° C (Room) - Anode : Cu - Cre a tion:... brookite Một số tính chất vật lí đặc trưng hai dạng tinh thể anatase rutile TiO2 cung cấp bảng đây: Bảng 1.1 Một số tính chất vật lí TiO2 anatase rutile STT Tính chất vật lí Anatase Rutile Cấu... thải theo chiều thuận lợi để thực trình xử lí sinh học * Phương pháp Fenton: Gồm giai đoạn: + Điều chỉnh pH: Ta dùng chất xúc tác cát có chứa sắt, sắt chất mang Fe/SiO2, Fe/TiO2, Fe/than hoạt tính,