Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng vật liệu chitosan apatit và thăm dò khả năng hấp phụ chất màu hữu cơ (tt)

Sample ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - - NGUYỄN CAO DUY ÂN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU CHITOSAN – APATIT VÀ THĂM DÒ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CHẤT MÀU HỮU CƠ CHUYÊN NGÀNH: HÓA HỮU CƠ Demo Version -MÃ Select.Pdf SDK SỚ: 60440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ QUỐC THẮNG Batch PDF Merger Thừa Thiên Huế, năm 2018 Sample LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Cao Duy Ân Demo Version - Select.Pdf SDK Batch PDF Merger LỜI CÁM ƠN ……………… Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS Lê Quốc Thắng tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ em để em hồn thành luận văn tốt nghiệp Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo ThS Đặng Thị Thanh Nhàn – Giảng viên khoa Hóa Học – Trường Đại học Sư phạm Huế tận tình bảo, truyền đạt cho em phương pháp nghiên cứu khoa học học kinh nghiệm quý báu trình làm thực nghiệm thực luận văn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô, anh chị tổ hữu – Khoa Hóa Học –Trường Đại học Sư phạm Huế tận tình giảng dạy, bảo giúp đỡ em suốt trình học tập thực luận văn Demo Version - Select.Pdf SDK Cuối xin gửi lời cảm ơn gia đình bạn bè động viên giúp đỡ vật chất lẫn tinh thần thời gian thực luận văn Huế, tháng 11 năm 2018 Học viên Nguyễn Cao Duy Ân MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Đối tượng mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Bố cục đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan chitosan 1.1.1 Giới thiệu chitosan 1.1.2 Cấu trúc hóa học chitosan 1.1.3 Độ deacetyl hóa 1.1.4 Một số phản ứng hóa học chitosan 1.1.5 Ứng dụng chitosan Demo Version - Select.Pdf SDK 1.2 Hidroxiapatit, Floapatit .11 1.2.1 Hidroxiapatit 11 1.2.2 Floxiapatit 13 1.3 Chitosan – hidroxiapatit, Chitosan - floapatit 15 1.3.1 Chitosan - hidroxiapatit 15 1.3.2 Chitosan - floapatit 17 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM .18 2.1 Điều chế chitosan 18 2.1.1 Chuẩn bị nguyên liệu .18 2.1.2 Điều chế chitosan 18 2.2 Điều chế chitosan – hidroxiapatit, chitosan - floapatit 19 2.2.1 Điều chế chitosan - hidroxiapatit 19 2.2.2 Điều chế chitosan - floapatit 20 2.3 Thăm dò khả hấp phụ chất màu hữu vật liệu chitosan – floapatit 20 2.3.1 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ MB, MO CR 20 Nguyễn Cao Duy Ân 2.3.2 So sánh khả hấp phụ màu chitosan chitosan – floapatit 21 2.4 Một số phương pháp xác định đặc trưng vật lí 21 2.4.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X 21 2.4.2 Phương pháp phổ hồng ngoại (FT -IR) 22 2.4.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) .23 2.4.4 Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) .24 2.5 Xác định số đặc trưng CTS, CTS-HA, CTS-FA 24 2.5.1 Phổ FT – IR 24 2.5.2 Phổ XRD 25 2.5.3 Hình ảnh SEM .25 2.5.4 Phổ TGA 25 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .26 3.1 Điều chế chitosan 26 3.2 Điều chế chitosan – hidroxiapatit .26 3.2.1 Phổ IR 26 3.2.2 Ảnh SEM 27 Version - Select.Pdf SDK 3.3 Điều chếDemo chitosan – floapatit 27 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng yếu tố đến trình tổng hợp CTS-FA .27 3.3.2 Một số đặc trưng chitosan – floapatit .34 3.4 So sánh chitosan, chitosan – hidroxiapatit, chitosan - floapatit 36 3.4.1 Tính chất cảm quan 36 3.4.2 Một số đặc trưng 36 3.5 Khảo sát khả năng hấp phụ màu vật liệu tổng hợp CTS-FA .39 3.5.1 Xây dựng đường chuẩn MB, MO CRError! Bookmark not defined 3.5.2 Khảo sát khả hấp phụ chất màu 41 3.5.3 Đánh giá khả hấp phụ màu CTS-FA với CR 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC 51 Nguyễn Cao Duy Ân DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN CTS Chitosan CTS-HA Chitosan - hidroxiapatit CTS-FA Chitosan – floapatit Congo đỏ CR DA Độ acetyl hóa DDA Độ deacetyl hóa FA Floapatit FT-IR Phổ hồng ngoại (Fourier Transform-Infrared Radiation) HA Hidroxiapatit Metyl da cam MO TGA Phổ phân tích nhiệt khối lượng (Thermal gravimetric analysis) XRD Nhiễu xạ tia X (X–Ray Diffraction) Xanh metylen MB SEM KínhVersion hiển vi điện tử quét (Scanning Demo - Select.Pdf SDK Electron Microscope) DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 So sánh CTS, CTS-HA, CTS-FA 36 Bảng 3.2 Độ hấp thụ quang dung dịch MB với nồng độ khác .39 Bảng 3.3 Độ hấp thụ quang dung dịch MO với nồng độ khác .40 Bảng 3.4 Độ hấp thụ quang dung dịch CR với nồng độ khác 41 Bảng 3.5 Khả hấp phụ MB CTS CTS-FA 42 Bảng 3.6 Khả hấp phụ MO CTS CTS-FA 43 Bảng 3.7 Khả hấp phụ CR CTS CTS-FA .44 Bảng 3.8 Dung lượng hấp phụ, hiệu suất hấp phụ CR CTS-FA theo thời gian 44 Nguyễn Cao Duy Ân DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc hóa học CTS dạng lí thuyết Hình 1.2 Sự chuyển hóa chitin thành CTS Hình 1.3 Cấu trúc hóa học CTS thực tế Hình 1.4 Chito-oligome Hình 1.5 Phản ứng tạo phức CTS Ni2+ Hình 1.6 Phản ứng N – axyl hóa CTS Hình 1.7 Cơng thức cấu tạo HA 12 Hình 1.8 Cơng thức cấu tạo CTS-HA 15 Hình 2.1 Quy trình điều chế CTS từ vỏ cua 18 Hình 2.2 Một số sản phẩm trình điều chế CTS 19 Hình 2.3 Quy trình điều chế CTS-HA, CTS-FA 19 Hình 3.1 Phổ IR vật liệu CTS-HA .26 Hình 3.2 Ảnh SEM (a) bề mặt (b) mặt cắt CTS-HA 27 Hình 3.3 Sản phẩm CTS-FA thời gian khác .27 Demo Version - Select.Pdf Hình 3.4 Phổ IR mẫu CTS-FA thờiSDK gian khác 28 Hình 3.5 Giản đồ XRD mẫu CTS-FA thời gian khác 29 Hình 3.6 Ảnh SEM mẫu CTS-FA thời gian khác .29 Hình 3.7 Sản phẩm CTS-FA nhiệt độ khác 30 Hình 3.8 Phổ IR mẫu CTS-FA nhiệt độ khác 30 Hình 3.9 Giản đồ XRD mẫu CTS-FA nhiệt độ khác 31 Hình 3.10 Ảnh SEM bề mặt của mẫu CTS-FA nhiệt độ khác 31 Hình 3.11 Sản phẩm CTS-FA nồng độ NaF khác 32 Hình 3.12 Phổ IR mẫu CTS-FA nồng độ NaF khác 32 Hình 3.13 Giản đồ XRD mẫu CTS-FA nồng độ NaF khác 33 Hình 3.14 Ảnh SEM bề mặt mẫu CTS-FA nồng độ NaF khác 34 Hình 3.15 Phổ IR CTS-FA 34 Hình 3.16 Giản đồ XRD CTS-FA .35 Hình 3.17 Ảnh SEM bề mặt mặt cắt CTS-FA .35 Hình 3.18 Phổ IR CTS, CTS-FA CTS-HA 36 Nguyễn Cao Duy Ân Hình 3.19 Hệ phổ XRD CTS, CTS-HA, CTS-FA, HA, FA 37 Hình 3.20 Ảnh SEM bề mặt mặt cắt CTS, CTS-HA, CTS-FA .37 Hình 3.21 Giản đồ TGA CTS, CTS-HA, CTS-FA .38 Hình 3.22 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ MB 40 Hình 3.23 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ MO 40 Hình 3.24 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ CR 41 Hình 3.25 Khả hấp phụ MB CTS, CTS-FA 41 Hình 3.26 Khả hấp phụ MO CTS, CTS-FA 42 Hình 3.27 Khả hấp phụ CR CTS, CTS-FA 43 Hình 3.28 Khả hấp phụ CR CTS-FA thời gian khác 45 Hình 3.29 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất hấp phụ CR CTS-FA theo thời gian 45 Demo Version - Select.Pdf SDK Nguyễn Cao Duy Ân MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày nay, giới ngày phát triển, người sống đầy đủ, tiện nghi Nhưng song song với việc phát triển đó, vấn đề ô nhiễm nguồn nước trở thành vấn nạn nước giới nói chung nước ta nói riêng Ở nước ta, q trình phát triển khu công nghiệp, khu chế xuất góp phần tăng trưởng kinh tế, thúc đẩy đầu tư sản xuất cơng nghiệp, hình thành khu đô thị Tuy nhiên, bên cạnh chuyển biến tích cực này, xuất vấn đề tiêu cực liên quan đến môi trường sinh thái Rất nhiều nhà máy thải trực tiếp nước thải có chứa ion kim loại nặng, phẩm nhuộm hữu cơ… môi trường để lại hậu môi trường nước nhiều khu vực trở nên ô nhiễm nghiêm trọng Vì vậy, bên cạnh việc nâng cao ý thức người dân, chặt chẽ hóa cơng tác quản lí mơi trường việc tìm phương pháp loại bỏ chất thải khỏi môi trường nước mang ý nghĩa to lớn Thuốc nhuộm sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp dệt, may, cao su… Do có tính tan cao, thuốc nhuộm Demo Version - Select.Pdf SDK tác nhân gây ô nhiễm để lại hậu lớn đến sinh vật sống Hơn nữa, thuốc nhuộm khó loại bỏ chúng ổn định với ánh sáng, nhiệt tác nhân oxy hóa Trong nhiều phương pháp nghiên cứu để loại bỏ chất màu môi trường nước, phương pháp sử dụng hiệu phương pháp hấp phụ với ưu điểm rẻ tiền, quy trình đơn giản, khơng đưa thêm vào mơi trường tác nhân độc hại Có nhiều chất hấp phụ rẻ tiền, dễ tìm kiếm sử dụng để loại bỏ tác nhân độc hại môi trường nước Hằng năm, nước ta, lượng lớn tơm, cua tiêu thụ vỏ tơm, vỏ cua có số lượng lớn Trong vỏ tơm, cua có nhiều chitin – có cấu trúc gồm đơn vị N-acetyl-D-glucosamine liên kết với thông qua liên kết β-1,4-glicozit giúp cho chitin có khả tương hợp sinh học, khơng độc hại Ngồi ra, sản phẩm deacetyl hóa chitin chitosan – vật liệu có chứa nhóm hidroxyl, amin… có nhiều hoạt tính mà polisaccarit khác khơng có như: khả tạo màng, hấp thụ ion kim loại, khả phân hủy sinh học, khơng độc hại Vì vậy, Nguyễn Cao Duy Ân chitosan ứng dụng nhiều lĩnh vực: bảo quản thực phẩm, y học, bảo vệ môi trường Flo nguyên tố thiết yếu liên quan đến số phản ứng thể tồn với hàm lượng vết chất khoáng xương, răng, mầm Nó xem ngun tố đóng vai trò định việc dự phòng điều trị bệnh miệng Do có tính chất lý-hóa đặc trưng, ion florua thường sử dụng làm chất cộng hợp hidroxiapatit, loại bioceramic ứng dụng rộng rãi nhất, tham gia vào thành phần loại bioglasses khác Các ion florua thay phần hoàn toàn ion hidroxit hidroxiapatit tạo thành sản phẩm flohidroxiapatit floapatit tương ứng Sự kết hợp hidroxiapatit, flohidroxiapatit floapatit với chitosan để tạo thành vật liệu bioceramic ứng dụng y học số nhà khoa học nghiên cứu điều chế Sự kết hợp hidroxiapatit, floapatit với chitosan để tạo thành vật liệu bioceramic, tiềm mang ưu điểm hai loại vật liệu trên, ngồi cải thiện tính chất học chitosan Tuy nhiên, chưa có nhiều Demo Version - Select.Pdf SDK cơng trình nghiên cứu chitosan-floapatit Với lý trên, chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng vật liệu chitosan-apatit thăm dò khả hấp phụ chất màu hữu ” Những kết thu đề tài sở khoa học phục vụ việc điều chế nghiên cứu chitosan – floapatit tương lai Đối tượng nghiên cứu - Chitosan – hidroxiapatit - Chitosan – floapatit - Một số chất màu hữu Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu tổng hợp chitosan – hidroxiapatit, chitosan – floapatit - Thăm dò khả hấp phụ số chất màu hữu vật liệu chitosan – floapatit Nguyễn Cao Duy Ân Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng hợp chitosan – hidroxiapatit từ chitosan - Nghiên cứu tổng hợp khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp vật liệu chitosan – floapatit từ chitosan – hidroxiapatit: + ảnh hưởng nhiệt độ + ảnh hưởng thời gian + ảnh hưởng nồng độ ion F- Xác định số đặc trưng chitosan – apatit cấu trúc hóa học, cấu trúc vật liệu (bề mặt mặt cắt), độ bền nhiệt, cấu trúc tinh thể,… - Thăm dò khả hấp phụ số chất màu hữu vật liệu chitosan – floapatit xanh metylen, metyl da cam, congo đỏ,… Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết - Tổng quan tài liệu chitosan, chitosan – apatit, chitosan - floapatit cấu tạo, tính chất, điều chế, ứng dụng - Tổng quan tài liệu số chất màu hữu Demo Version - Select.Pdf SDK Nghiên cứu thực nghiệm - Điều chế chitosan từ vỏ cua qua giai đoạn: khử protein, khử khống deacetyl hóa - Tổng hợp chitosan-hidroxiapatit - Tổng hợp chitosan- floapatit - Phân tích đặc trưng vật liệu thu phương pháp: XRD, SEM, IR, DTA – TGA - Khảo sát khả hấp phụ số chất màu hữu phương pháp trắc quang (UV-vis) Bố cục đề tài Luận văn gồm 50 trang (không kể phụ lục mục lục), có bảng 40 hình Phần mở đầu gồm trang, phần nội dung 43 trang, tài liệu tham khảo gồm trang Nguyễn Cao Duy Ân Nội dung luận văn gồm chương: Chương 1: Tổng quan tài liệu (gồm có 13 trang) Chương 2: Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm (gồm có trang) Chương 3: Kết thảo luận (gồm có 20 trang) Kết luận kiến nghị: gồm trang Demo Version - Select.Pdf SDK Nguyễn Cao Duy Ân ... - Chitosan – hidroxiapatit - Chitosan – floapatit - Một số chất màu hữu Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu tổng hợp chitosan – hidroxiapatit, chitosan – floapatit - Thăm dò khả hấp phụ số chất màu. .. tổng hợp, đặc trưng vật liệu chitosan- apatit thăm dò khả hấp phụ chất màu hữu ” Những kết thu đề tài sở khoa học phục vụ việc điều chế nghiên cứu chitosan – floapatit tương lai Đối tượng nghiên cứu. .. màu hữu vật liệu chitosan – floapatit Nguyễn Cao Duy Ân Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng hợp chitosan – hidroxiapatit từ chitosan - Nghiên cứu tổng hợp khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng