Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Fe3O4 Chitosan Graphen oxit

LỜI CAM ĐOAN Tên là: Lê Đăng Trƣờng Mã số học viên: 1681440301012 Lớp: 24KHMT11 Chuyên ngành: Khoa học mơi trƣờng Mã số: 60440301 Khóa học: 24, đợt năm 2016 Tôi xin cam đoan luận văn đƣợc tơi thực hiện, dƣới hƣớng dẫn TS Trần Vĩnh Hoàng PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hằng với đề tài: ― n cứu tổng hợp vật liệu Fe3O4/Chitosan/Graphen Oxit (Fe3O4/CS/GO) Nanocomposit có khả năn thu hồ tá s n để hấp phụ số ion kim loại nặn tron nước ‖ Đây đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với đề tài luận văn trƣớc đây, khơng có chép luận văn Nội dung luận văn đƣợc thể theo quy định, nguồn tài liệu, tƣ liệu nghiên cứu sử dụng luận văn đƣợc trích dẫn nguồn Nếu xảy vấn đề đạo đức quyền với nội dung luận văn này, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm theo quy định trƣớc pháp luật Hà Nộ , n ày t án năm 2017 Ngƣời viết cam đoan Lê Đăng Trƣờng i LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Thủy Lợi, Khoa Môi trƣờng giúp đỡ, tạo điều kiện cho học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Đặc biệt, tơi xin bày tỏ cảm ơn sâu sắc đến TS Trần Vĩnh Hoàng PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hằng, ngƣời thầy trực tiếp, tận tình hƣớng dẫn mặt khoa học để tơi hồn thành luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn thầy, cô Bộ mơn Hóa Vơ – Đại cƣơng, Viện Kỹ thuật Hóa học, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu thực luận văn Qua đây, xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, khích lệ, giúp đỡ tơi q trình học tập hồn thành luận văn Mặc dù, tơi cố gắng hoàn thiện luận văn tất nhiệt huyết lực mình, song với kiến thức hạn chế giới hạn thời gian quy định, luận văn cịn thiếu sót Tác giả mong nhận đƣợc đóng góp quý báu quý thầy cô chuyên gia để luận văn hồn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nộ , n ày t án năm 2017 Tác giả luận văn Lê Đăng Trƣờng ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn .3 Cấu trúc luận văn .3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu ion kim loại nặng Fe(III), Cr(VI) .4 1.1.1 Khái niệm kim loại nặng 1.1.2 Tác dụng sinh hóa kim loại nặng ngƣời mơi trƣờng .4 1.1.3 Tình trạng nhiễm kim loại nặng 1.1.4 Các nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc .6 1.1.5 Quy chuẩn Việt Nam nƣớc thải công nghiệp 1.2 Giới thiệu số phƣơng pháp xử lý nguồn nƣớc bị ô nhiễm kim loại nặng .7 1.2.1 Phƣơng pháp trao đổi ion [5] 1.2.2 Phƣơng pháp kết tủa hóa học 1.2.3 Phƣơng phấp hấp phụ 1.3 Giới thiệu vật liệu nano vật liệu tổ hợp ứng dụng hấp phụ kim loại nặng 12 1.3.1 Tổng quan vật liệu nano từ tính Fe3O4 13 1.3.2 Tổng quan vật liệu Chitosan 17 1.3.3 Tổng quan vật liệu graphen graphen oxit 19 1.3.4 Ý tƣởng vật liệu lai tạo Fe3O4/CS/GO nano composite 23 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 25 2.1 Chế tạo mẫu 25 2.1.1 Dụng cụ thiết bị 25 2.1.2 Hóa chất .25 iii 2.1.3 Tổng hợp vật liệu graphen oxit (GO) 26 2.1.4 Tổng hợp vật liệu lai tạo Fe3O4/CS/GO 27 2.2 Các lý thuyết trình hấp phụ 31 2.2.1 Dung lƣợng hấp phụ cân 31 2.2.2 Hiệu suất hấp phụ 31 2.2.3 Các mơ hình q trình hấp phụ 32 2.3 Các phƣơng pháp khảo sát đặc trƣng vật liệu 34 2.3.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD: X – ray diffraction) 34 2.3.2 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 36 2.3.3 Các phép đo từ 37 2.3.4 Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (FTIR) 38 2.3.5 Phổ hấp phụ electron (UV – Vis) 39 2.3.6 Phƣơng pháp phân tích DLS Zeta 42 2.4 Nghiên cứu khả hấp phụ Fe(III) Cr(VI) vật liệu Fe3O4/CS/GO 44 2.4.1 Xây dựng đƣờng chuẩn Fe(III), Cr(VI) theo phƣơng pháp trắc quang 44 2.4.2 Nghiên cứu trình hấp phụ ion Fe(III) Cr(VI) vật liệu Fe3O4/CS/GO 45 2.5 Nghiên cứu khả thu hồi tái sinh vật liệu Fe3O4/CS/GO 47 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 3.1 Kết tổng hợp GO Fe3O4/CS/GO 48 3.2 Kết nghiên cứu cấu trúc kích thƣớc vật liệu 48 3.2.1 Kết phân tích XRD 48 3.2.2 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 49 3.2.3 Kết đo SEM 51 3.2.4 Kết VSM 52 3.2.5 Kết đo FTIR 52 3.2.6 Kết phân tích DLS Zeta 54 3.3 Nghiên cứu khả hấp phụ Fe (III) vật liệu Fe3O4/CS/GO 55 3.3.1 Đƣờng chuẩn xác định nồng độ Fe (III) 55 3.3.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ 56 3.4 Nghiên cứu khả hấp phụ Cr (VI) vật liệu Fe3O4/CS/GO 61 iv 3.4.1 Đƣờng chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) 61 3.4.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ 62 3.5 Khả thu hồi tái sinh vật liệu hấp phụ Fe3O4/CS/GO 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 83 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc bể lọc [8] Hình 1.2 Vị trí tứ diện bát diện mạng tinh thể 13 Hình 1.3 Đƣờng cong từ hóa vật liệu từ phụ thuộc vào kích thƣớc 15 Hình 1.4 Cấu trúc hóa học Chitosan [19] 18 Hình 1.5 Graphen cấu trúc (2D) vật liệu cacbon (0D, 1D 3D) [29] 19 Hình 1.6 Cấu trúc đề xuất GO nhà nghiên cứu khác [32] 21 Hình 2.1 Nguyên liệu graphit (trái) hệ thiết bị chế tạo GO (phải) 26 Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp graphen oxit (GO) 27 Hình 2.3 (a) Các dung dịch muối Fe3+ Fe2+ để chế tạo Fe3O4 ; (b) GO (c) chitosan sau pha 30 Hình 2.4 Hệ phản ứng tổng hợp vật liệu Fe3O4/CS/GO 31 Hình 2.5 Sơ đồ chùm tia tới chùm tia nhiễu xạ tinh thể 34 Hình 2.6 Độ tù pic phản xạ gây kích thức hạt 35 Hình 2.7 Thiết bị đo nhiễu xạ tia X 35 Hình 2.8 Kính hiển vi điện tử truyền qua đại 36 Hình 2.9 Hệ đo PPMS 6000 37 Hình 2.10 Máy đo phổ hồng ngoại (FTIR) 39 Hình 2.11 Bƣớc chuyển electron phân tử 40 Hình 2.12 Hệ máy UV – Vis Aglient 8453 42 Hình 2.13 Cấu trúc zeta hạt keo 43 Hình 2.14 Máy đo DLS tích hợp zêta SZ-100 (Horiba) (trái) cell đo DLS (giữa) cell đo zêta (phải) 44 Hình 3.1 (a) Sản phẩm graphen oxit chế tạo đƣợc; (b) Bột Fe3O4/CS/GO sau đƣợc nghiền mịn 48 Hình 3.2 Phổ XRD (a) CS; (b) GO; (c) Fe3O4; (d) Fe3O4/CS/GO (37,5%/50%/12,5%); (e) Fe3O4/GO (95%/5%); (f) Fe3O4/CS (90%/10%); (g) Fe3O4/CS (50%50%); (h) Fe3O4/CS/GO (48%/50%/2%) 48 Hình 3.3 Ảnh TEM GO (a, b); Fe3O4 (c); Fe3O4/CS (d) Fe3O4/CS/GO (e, f) 50 Hình 3.4 Kết đo SEM GO (a, d, g); Fe3O4/CS (b, e, h); Fe3O4/CS/GO (c, f, i) 51 vi Hình 3.5 Phổ VSM (i) Fe3O4 (ii) CS/Fe3O4/GO 52 Hình 3.6 Phổ FT-IR (a) CS; (b) GO (c) Fe3O4 (d) Fe3O4/CS/GO 53 Hình 3.7 Phân bố kích thƣớc hạt theo phƣơng pháp DLS (a) mẫu GO tổng hợp đƣợc (b) mẫu GO hãng ACS (Mỹ) 54 Hình 3.8 Thế zeta (a) mẫu GO tổng hợp đƣợc (b) mẫu GO hãng ACS (Mỹ) 55 Hình 3.9 (a) Phổ UV – Vis dung dịch phức [Fe(SCN)6]3- với nồng độ khác nhau; (b) Đƣờng chuẩn xác định nồng độ Fe (III) 56 Hình 3.10 (a) Phổ UV-vis dung dịch tạo phức từ dung dịch Fe (III) với pH khác nhau; (b)Đồ thị biểu diễn dung lƣợng hấp phụ cân phụ thuộc vào pH (C0: 30mg/l; S1; 25oC; 1h) 57 Hình 3.11 (a) Phổ UV-vis dung dịch phức tạo thành từ dung dịch Fe(III) sau hấp phụ khoảng thời gian khác ;(b) Đồ thị qt – t thu đƣợc (Điều kiện thực nghiệm thể bảng 3.3 Mẫu khảo sát S1; Nhiệt độ: 25 oC; pH =2,5) 58 Hình 3.12 (a) Phổ UV-Vis dung dịch phức tạo thành từ dung dịch Fe(III) sau hấp phụ nồng độ khác nhau; (b) Đồ thị biểu diễn dung lƣợng hấp phụ cân phụ thuộc vào nồng độ Fe (III) ban đầu .59 Hình 3.13 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt đồi với Fe(III) (a) Langmuir (b) Freundlich dung dịch Fe(III) lên mẫu S1 .61 Hình 3.14 (a) Phổ UV – Vis dung dịch Cr(VI) với nồng độ khác nhau; (b) Đƣờng chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) 62 Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn dung lƣợng hấp phụ cân phụ thuộc vào pH (C0: 200mg/l; S1; 25oC; 1h) 63 Hình 3.16 (a) Phổ UV-vis dung dịch Cr(VI) sau hấp phụ với khoảng thời gian hấp phụ khác nhau; (b) Đồ thị qt – t thu đƣợc Điều kiện thực nghiệm: Co: 200mg/l; nhiệt độ: 25 oC;pH =3 .64 Hình 3.17 Phổ UV-vis dung dịch Cr(VI) sau hấp phụ với tỷ lệ GO khác nhau; (b) Đồ thị biểu diễn dung lƣợng hấp phụ cân phụ thuộc tỷ lệ GO vật liệu Fe3O4/CS/GO nanocomposite Điều kiện thực nghiệm: C0: 200 mg/L; chất hấp phụ: S0, S1, S2, S3, S4, S10; nhiệt độ: 25oC; pH = 3; thời gian hấp phụ: 1h 65 vii Hình 3.18 Phổ UV-Vis dung dịch Cr(VI) sau hấp phụ với tỷ lệ CS khác nhau; (b) Đồ thị biểu diễn dung lƣợng hấp phụ cân phụ thuộc tỷ lệ CS vật liệu Fe3O4/CS/GO nanocomposite Điều kiện thực nghiệm: C0: 200 mg/L; chất hấp phụ: S5, S6, S7, S8, S9, S10; nhiệt độ: 25oC; pH = 3; thời gian hấp phụ: 1h 67 Hình 3.19 (a) Phổ UV-vis dung dịch Cr(VI) sau hấp phụ nhiệt độ khác nhau; (b) Đồ thị biễn diễn ảnh hƣởng nhiệt độ đến dung lƣợng hấp phụ cân Cr(VI) (C0=200 mg/l; S1; T =10oC; 20oC; 30oC; 40oC; 50oC; pH =3; 1h) 68 Hình 3.20 (a) Phổ UV-vis dung dịch Cr(VI) sau hấp phụ với khối lƣợng vật liệu hấp phụ khác nhau; (b) Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tỷ lệ rắn lỏng đến dung lƣợng hấp phụ cân Cr(VI)(C0=200 mg/l; S1; m =0,01; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08(g); pH =3;1h) 69 Hình 3.21 (a) Phổ UV-Vis dung dịch Cr (VI) sau hấp phụ nồng độ khác nhau; (b) Ảnh hƣởng nồng độ Cr(VI) ban đầu 70 Hình 3.22 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt đồi với Cr(VI) (a) Langmuir (b) Freundlich dung dịch Cr(VI) lên mẫu S1 72 Hình 3.23 Ảnh FE-SEM Fe3O4/CS/GO trƣớc hấp phụ (a, b) sau hấp phụ (d, e) Phổ EDX mẫu vật liệu trƣớc (c) sau hấp phụ (f) 73 Hình 3.24 Hấp phụ Cr(VI) thu hồi Fe3O4/CS/GO nam châm 74 Hình 3.25 Hiệu suất loại bỏ mẫu theo số lần tái sinh (a) Đối với Fe(III) (b) Đối với Cr(VI) 74 viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Giá trị giới hạn nồng độ số ion kim loại nƣớc thải công nghiệp Bảng 1.2 Tính chất vật lý đơn lớp graphen nhiệt độ phòng[30] 20 Bảng 2.1 Thành phần chitosan mẫu .27 Bảng 2.2 Thành phần Fe3O4 mẫu 28 Bảng 2.3 Thành phần graphen oxit mẫu 29 Bảng 2.4 Thành phần mẫu chuẩn bị có tỷ lệ khác 30 Bảng 2.5 Sự phụ thuộc độ ổn định hệ keo vào giá trị Zeta .43 Bảng 3.1 Kết xây dựng đƣờng chuẩn FeCl3 55 Bảng 3.2 Kết thực nghiệm phụ thuộc dung lƣợng hấp phụ theo pH Fe(III) mẫu S1 57 Bảng 3.3 Thông số khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ mẫu S1 Điều kiện khác: nhiệt độ: 250C; pH =2,5 58 Bảng 3.4 Thông số khảo sát ảnh hƣởng nồng độ ban đầu dung dich Fe (III) 59 Bảng 3.5 Điều kiện kết hấp phụ điều kiện tối ƣu 60 Bảng 3.6 Dung lƣợng cực đại thông số đƣờng đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Fe (III) mẫu S1 60 Bảng 3.7 Bảng thực nghiệm đo mật độ quang A dung dich K2Cr2O7 tiêu chuẩn để xây dựng đƣờng chuẩn 62 Bảng 3.8 Điều kiện thực nghiệm khảo sát ảnh hƣởng pH lên khả hấp phụ ion Cr(VI) vật liệu Fe3O4/CS/GO 63 Bảng 3.9 Điều kiện thực nghiệm khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ cân lên khả hấp phụ ion Cr(VI) mẫu S1 – Fe3O4/CS/GO .64 Bảng 3.10 Điều kiện kết hấp phụ Cr(VI) mẫu có %GO khác 66 Bảng 3.11 Điều kiện kết hấp phụ Cr(VI) mẫu có % CS khác 67 Bảng 3.12 Điều kiện kết hấp phụ Cr(VI) nhiệt độ khác 68 Bảng 3.13 Điều kiện kết hấp phụ Cr(VI) khảo sát tỷ lệ rắn/lỏng khác .69 Bảng 3.14 Điều kiện thực nghiệm qe(mg/g) khảo sát nồng độ Cr(VI) ban đầu khác 70 ix Bảng 3.15 Tính tốn đại lƣợng để xây dựng mơ hình hấp phụ Langmuir Freundlich 71 Bảng 3.16 So sánh dung lƣợng hấp phụ Cr(VI) số chất hấp phụ 72 x Fe3O4/CS/GO hấp phụ bão hoà, chúng đƣợc bắt nam châm, dễ dàng tách khỏi dung dịch để tiến hành tái sinh (hình 3.24) Hình 3.24 Hấp phụ Cr(VI) thu hồi Fe3O4/CS/GO nam châm Quá trình giải hấp phụ đƣợc thực cách cho dung dịch EDTA 0,1M vào bình chứa chất hấp phụ sau thu hồi để giải hấp phụ Fe(III) Cịn sau hấp phụ Cr(VI) dung dịch dùng để giải hấp NaOH 0,1M Khi giải hấp, ion bị cắt đứt liên kết với bề mặt vật liệu Fe3O4/CS/GO tái sinh tâm hoạt động, nhóm chức bề mặt Fe3O4/CS/GO Vì vậy, sau giải hấp, cần tiến hành rửa lại, sấy khơ vật liệu đƣợc tái sinh sử dụng nhƣ vật liệu Khả hấp phụ sau lần tái sinh đƣợc thể hình 3.25 Qua kết thể ta thấy hiệu suất hấp phụ loại bỏ mẫu theo số lần tái sinh cao, vật liệu sau tái sinh dung lƣợng hấp phụ Fe(III) 60% so với chế tạo; cịn với hấp phụ Cr(VI) sau lần hấp phụ - tái sinh, dung lƣợng hấp phụ đạt gần 80% so với chế tạo (a) (b) 100 80 80 60 60 H(%) H (%) 100 40 20 40 20 0 6 Number of cycles Number of cycles Hình 3.25 Hiệu suất loại bỏ mẫu theo số lần tái sinh (a) Đối với Fe(III) (b) Đối với Cr(VI) 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn đạt hầu hết nội dung nghiên cứu đề ra, với kết chủ yếu sau đây: Đã chế tạo thành cơng vật liệu tiên tiến graphen oxit quy mơ phịng thí nghiệm phƣơng pháp hóa học khảo sát tính chất chúng phƣơng pháp DLS; UV-Vis; zeta; Đã tổng hợp đƣợc vật liệu tổ hợp Fe3O4/CS/GO có cấu trúc nano; khảo sát đƣợc đặc trƣng hóa lý chúng phƣơng pháp SEM/TEM; XRD; VSM Vật liệu có nhóm chức hoạt động; có cấu trúc xốp; có khả thu hồi khả tái sinh hứa hẹn có nhiều ứng dụng thực tế; Đã ứng dụng thử nghiệm vật liệu làm chất hấp phụ ion Fe3+ dung dịch nƣớc với dung lƣợng hấp phụ đạt 6,53 mg/g điều kiện tối ƣu pH = 2,5 thời gian cân hấp phụ 45 phút Kết khảo nghiệm cho thấy quy trình tuân theo phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Đã ứng dụng thử nghiệm vật liệu làm chất hấp phụ ion Cr(VI) dung dịch nƣớc với dung lƣợng hấp phụ đạt 200 mg/g điểu kiện tối ƣu ph =3, thời gian cân hấp phụ 60 phút; nhiệt độ 30 oC; tỷ lệ rắn lỏng 0,5g/L Dung lƣợng hấp phụ Cr(VI) cao hứa hẹn hiều tiềm ứng dụng Kết khảo nghiệm cho thấy quy trình tuân theo phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich Vật liệu sau hấp phụ đƣợc tái sinh thành công cho thấy tái sinh nhiều lần, khn khổ luận văn, vật liệu sau tái sinh dung lƣợng hấp phụ Fe(III) 60% so với chế tạo; cịn với hấp phụ Cr(VI) sau lần hấp phụ - tái sinh, dung lƣợng hấp phụ đạt gần 80% so với chế tạo Kiến nghị Để nghiên cứu hồn thiện phát triển thành sản phẩm dùng cho cơng nghiệp để xử lý nƣớc thải chứa ion kim loại nặng, chúng tơi có số kiến nghị sau: Khảo sát với nhiều loại ion kim loại nặng khác 75 Cần thí nghiệm khảo sát nồng độ chất giải hấp phụ Phát triển ứng dụng vật liệu CS/GO theo mơ hình thực nghiệm cột lọc Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Fe3O4/CS/GO vào mẫu nƣớc thải thực xi mạ; Với kết đạt đƣợc khả quan nhiều hứa hẹn, vật liệu Fe3O4/CS/GO khơng ứng dụng để tách loại ion kim loại nặng khỏi nƣớc mà cịn mở rộng cho loại bỏ chất màu hữu cơ, làm nƣớc Các nghiên cứu đƣợc nhóm nghiên cứu tiếp tục triển khai phát triển thành ứng dụng cụ thể 76 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 1) Le Dang Truong, Tran Vinh Hoang, Le Dieu Thu, Tran Ngoc Quang, Nguyen Thi Minh Hang, Nguyen Dang Khoi, Trinh Xuan Anh, Tran Le Anh, Synthesis and Application Multifunctional of Chitosan/Graphene Nanostructured Oxide/Magnetite Composite For Fe(III) (CS/GO/Fe3O4) Removal from Contaminated Water, The 15th Vietnam-Japan Joint Symposium On Collaboration in Advanced Science and Technology, University of Science, Vietnam National University-Ho Chi Minh City,16-17 September, 2017, Vietnam, p.68-71 2) Le Dang Truong, Tran Vinh Hoang, Le Dieu Thu, Tran Ngoc Quang, Nguyen Thi Minh Hang, Nguyen Dang Khoi, Synthesis and Application of Chitosan/Graphene Oxide/Magnetite (CS/GO/Fe3O4) Multifunctional Nanostructured Composite For Fe(III) Removal from Contaminated Water, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ (gửi đăng từ 8/2017) 3) Bùi Thị Liễu, Trần Ngọc Quang, Trần Lê Anh, Lê Đăng Trƣờng, Trần Vĩnh Hoàng, Lê Hải Đăng, Nguyễn Đăng Khôi (2017), Tổn ợp vật l ệu Fe3O4/C nanocompos te có cấu trúc lõ vỏ ứn dụn tron v ệc loạ bỏ xan met ylene, Tạp chí Hóa học, 55 (3e12), 290 – 295 4) Le Dang Truong, Tran Vinh Hoang, Le Dieu Thu, Tran Ngoc Quang, Nguyen Thi Minh Hang, Nguyen Dang Khoi, Chitosan/Graphene Oxide/Magnetite (CS/GO/Fe3O4) Multifunctional Nanostructured Composite: a ultra-high adsrobance capacity and a recoverable/recyclable adsorbent for Cr(VI) Removal from Contaminated Water (In Preparing) 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D H Nies, "Microbial heavy-metal resistance," Applied microbiology and biotechnology, vol 51, pp 730-750, 1999 [2] Nguyễn Văn Dục and N D T Anh, Ô nhiễm nước kim loại nặng khu vực công nghiệp T ượn Đìn vol tập 45, 2009 [3] T T Hiếu, Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV - Vis Hà Nội: NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2003 [4] H Nhâm, Hóa vơ cơ, Tập II, Tập III Hà Nội: Nhà xuất Giáo dục, 2003 [5] Hồng Văn Nhuệ and T Đ Hạ, Thốt nước - tập - Xử lý nước thải Hà Nội: Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2002 [6] N P Dân, Nghiên cứu thực nghiệm công nghệ xử lý nước thải cơng nghiệp hóa chất xi mạ Tp.HCM: CEFINEA, 2003 [7] A Kapoor and T Viraraghavan, "Fungal biosorption—an alternative treatment option for heavy metal bearing wastewaters: a review," Bioresource technology, vol 53, pp 195-206, 1995 [8]http://stnmt.tiengiang.gov.vn/trang//asset_publisher/LupFVB97zEr2/content/ungdung-mo-hinh-loc-nuoc-o-quy-mo-ho-gia-inh [9] L V Cát, Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước thải Hà Nội: NXB thống kê, 2002 [10] L V Cát, Cơ sở hóa học kĩ t uật xử lí nước thải Hà Nội: Nhà xuất Thanh niên Hà Nội, 1999 [11] N P Thùy, Vật lí tượng từ Hà Nội: NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2003 [12] T M D Nguyễn Hữu Đức, Trần Thị Dung, Chế tạo nghiên cứu tính chất từ hạt nano Fe3O4 ứng dụng y sinh Hà Nội: NXB ĐHQGHN, 2007 [13] G Liu, Q Deng, H Wang, S Kang, Y Yang, D H Ng, et al., "Synthesis and Characterization of Nanostructured Fe3O4 Micron‐ Spheres and Their Application in Removing Toxic Cr Ions from Polluted Water," Chemistry-A European Journal, vol 18, pp 13418-13426, 2012 78 [14] G Xie, P Xi, H Liu, F Chen, L Huang, Y Shi, et al., "A facile chemical method to produce superparamagnetic graphene oxide–Fe O hybrid composite and its application in the removal of dyes from aqueous solution," Journal of Materials Chemistry, vol 22, pp 1033-1039, 2012 [15] J Cheng, S M Yu, and P Zuo, "Horseradish peroxidase immobilized on aluminum-pillared interlayered clay for the catalytic oxidation of phenolic wastewater," Water Research, vol 40, pp 283-290, 2006 [16] Y Si, T Ren, B Ding, J Yu, and G Sun, "Synthesis of mesoporous magnetic Fe O 4@ carbon nanofibers utilizing in situ polymerized polybenzoxazine for water purification," Journal of Materials Chemistry, vol 22, pp 4619-4622, 2012 [17] P K Dutta, J Dutta, and V Tripathi, "Chitin and chitosan: Chemistry, properties and applications," 2004 [18] M Rinaudo, "Chitin and chitosan: properties and applications," Progress in polymer science, vol 31, pp 603-632, 2006 [19] M Hesse, H Meier, and B Zeeh, Spectroscopic Methods in Organic Chemistry, 2007: Georg Thieme Verlag, 2014 [20] I Aranaz, M Mengíbar, R Harris, I Pos, B Miralles, N Acosta, et al., "Functional characterization of chitin and chitosan," Current chemical biology, vol 3, pp 203-230, 2009 [21] K Z Elwakeel, "Environmental application of chitosan resins for the treatment of water and wastewater: a review," Journal of Dispersion Science and Technology, vol 31, pp 273-288, 2010 [22] J M Wasikiewicz, F Yoshii, N Nagasawa, R A Wach, and H Mitomo, "Degradation of chitosan and sodium alginate by gamma radiation, sonochemical and ultraviolet methods," Radiation Physics and Chemistry, vol 73, pp 287-295, 2005 [23] M N R Kumar, "A review of chitin and chitosan applications," Reactive and functional polymers, vol 46, pp 1-27, 2000 [24] U Filipkowska, "Adsorption and desorption efficiency of Black and Black onto Chitin and Chitosan," Jaworska MM (ed.), Progress on Chemistry and Application of Chitin and Its Derivatives, Monograph, vol 12, pp 57-63, 2007 79 [25] V Patel, B Prajapati, and M Patel, "Design and characterization of chitosan- containing mucoadhesive buccal patches of propranolol hydrochloride," Acta pharmaceutica, vol 57, pp 61-72, 2007 [26] S.-S Jan, D.-C Liu, X.-Y Dong, Y.-M Hu, and J.-d Chen, "Effects of chitosan and its derivative added to water on immunological enhancement and disease control," 2012 [27] K Murakami, H Aoki, S Nakamura, S.-i Nakamura, M Takikawa, M Hanzawa, et al., "Hydrogel blends of chitin/chitosan, fucoidan and alginate as healingimpaired wound dressings," Biomaterials, vol 31, pp 83-90, 2010 [28] V Bansal, P K Sharma, N Sharma, O P Pal, and R Malviya, "Applications of chitosan and chitosan derivatives in drug delivery," Advances in Biological Research, vol 5, pp 28-37, 2011 [29] A K Geim and K S Novoselov, "The rise of graphene," Nature materials, vol 6, pp 183-191, 2007 [30] S Goenka, V Sant, and S Sant, "Graphene-based nanomaterials for drug delivery and tissue engineering," Journal of Controlled Release, vol 173, pp 75-88, 2014 [31] D Boukhvalov, "Oxidation of a graphite surface: The role of water," The Journal of Physical Chemistry C, vol 118, pp 27594-27598, 2014 [32] D R Dreyer, S Park, C W Bielawski, and R S Ruoff, "The chemistry of graphene oxide," Chemical Society Reviews, vol 39, pp 228-240, 2010 [33] Z Li, Z Liu, H Sun, and C Gao, "Superstructured assembly of nanocarbons: fullerenes, nanotubes, and graphene," Chemical reviews, vol 115, pp 7046-7117, 2015 [34] G Zhao, J Li, X Ren, C Chen, and X Wang, "Few-layered graphene oxide nanosheets as superior sorbents for heavy metal ion pollution management," Environmental science & technology, vol 45, pp 10454-10462, 2011 [35] W S Hummers Jr and R E Offeman, "Preparation of graphitic oxide," Journal of the American Chemical Society, vol 80, pp 1339-1339, 1958 [36] J.-G Yu, L.-Y Yu, H Yang, Q Liu, X.-H Chen, X.-Y Jiang, et al., "Graphene nanosheets as novel adsorbents in adsorption, preconcentration and 80 removal of gases, organic compounds and metal ions," Science of the Total Environment, vol 502, pp 70-79, 2015 [37] F Perreault, A F De Faria, and M Elimelech, "Environmental applications of graphene-based nanomaterials," Chemical Society Reviews, vol 44, pp 5861-5896, 2015 [38] W Zhang, C Zhou, W Zhou, A Lei, Q Zhang, Q Wan, et al., "Fast and considerable adsorption of methylene blue dye onto graphene oxide," Bulletin of environmental contamination and toxicology, vol 87, p 86, 2011 [39] X Ren, C Chen, M Nagatsu, and X Wang, "Carbon nanotubes as adsorbents in environmental pollution management: a review," Chemical Engineering Journal, vol 170, pp 395-410, 2011 [40] W Wu, Y Yang, H Zhou, T Ye, Z Huang, R Liu, et al., "Highly efficient removal of Cu (II) from aqueous solution by using graphene oxide," Water, Air, & Soil Pollution, vol 224, p 1372, 2013 [41] H V Tran, L T Bui, T T Dinh, D H Le, C D Huynh, and A X Trinh, "Graphene oxide/Fe3O4/chitosan nanocomposite: a recoverable and recyclable adsorbent for organic dyes removal Application to methylene blue," Materials Research Express, vol 4, p 035701, 2017 [42] M Yadav, K Y Rhee, S J Park, and D Hui, "Mechanical properties of Fe O 4/GO/chitosan composites," Composites Part B: Engineering, vol 66, pp 89-96, 2014 [43] H V Tran, L Dai Tran, and T N Nguyen, "Preparation of chitosan/magnetite composite beads and their application for removal of Pb (II) and Ni (II) from aqueous solution," Materials Science and Engineering: C, vol 30, pp 304-310, 2010 [44] N N Thinh, P T B Hanh, T V Hoang, V D Hoang, L H Dang, N Van Khoi, et al., "Magnetic chitosan nanoparticles for removal of Cr (VI) from aqueous solution," Materials Science and Engineering: C, vol 33, pp 1214-1218, 2013 [45] PP Koroxtelev, Chuẩn bị dung dịch cho phân tích hóa học Hà Nội: Ngƣời dịch: Nguyễn Trọng Biểu, Mai Hữu Đua, Nguyễn Viết Huệ, Lê Ngọc Khánh, Trần Thanh Sơn, Mai Văn Thanh, Nxb Khoa học Kỹ thuật, 1974 [46] N H Phú, Hoá lý hoá keo, NXB Khoa Học Kỹ Thuật: Hà Nội, 2003 81 [47] L Wang and A Wang, "Adsorption characteristics of Congo Red onto the chitosan/montmorillonite nanocomposite," Journal of Hazardous Materials, vol 147, pp 979-985, 2007 [48] Nguyễn Văn Nội and Nguyễn Tấn Lâm, "Nghiên cứu khả tách loại thu hồi số kim loại nặng dung dịch nƣớc vật liệu hấp phụ chế tạo từ rau câu," Tạp chí Phân thíc Hóa, Lý Sinh học, vol T.13,, pp 24 - 28, 2008 [49] S H Lee, Z Zhang, and S.-S Feng, "Nanoparticles of poly (lactide)— tocopheryl polyethylene glycol succinate (PLA-TPGS) copolymers for protein drug delivery," Biomaterials, vol 28, pp 2041-2050, 2007 [50] K G Bhattacharyya and S S Gupta, "Adsorption of Fe (III), Co (II) and Ni (II) on ZrO–kaolinite and ZrO–montmorillonite surfaces in aqueous medium," Colloids and surfaces A: Physicochemical and engineering aspects, vol 317, pp 7179, 2008 [51] K Selvi, S Pattabhi, and K Kadirvelu, "Removal of Cr (VI) from aqueous solution by adsorption onto activated carbon," Bioresource technology, vol 80, pp 8789, 2001 [52] J Lu, K Xu, J Yang, Y Hao, and F Cheng, "Nano iron oxide impregnated in chitosan bead as a highly efficient sorbent for Cr (VI) removal from water," Carbohydrate Polymers, 2017 [53] L Zhang, H Luo, P Liu, W Fang, and J Geng, "A novel modified graphene oxide/chitosan composite used as an adsorbent for Cr (VI) in aqueous solutions," International journal of biological macromolecules, vol 87, pp 586-596, 2016 82 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phổ XRD GO, mẫu S1, mẫu S4, mẫu S5 VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau GO 800 VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau S1 300 290 700 280 270 260 250 600 240 230 220 210 500 190 300 180 170 160 150 d =2 Lin (Cps) d =7 Lin (Cps) 200 400 140 130 120 110 60 50 40 30 d =1 70 100 d =1 6 80 d =1 7 d =3 90 d =2 d =2 100 200 20 10 20 30 40 50 60 70 10 20 30 40 2-Theta - Scale 280 280 270 270 260 260 250 250 240 240 230 230 220 220 210 210 200 200 190 190 180 180 170 160 150 140 130 170 160 150 140 d =2 L in (Cp s) 290 130 120 110 100 60 50 90 80 70 60 50 40 40 30 30 20 20 10 d =2 8 70 d =2 9 80 d =1 90 d =1 9 d =2 100 70 VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau S5 300 d =2 L in (Cp s) VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau S4 290 110 60 File: Truong-DHBK-S1.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 11/03/17 16:53:14 22-1086 (*) - Cobalt Iron Oxide - CoFe2O4/CoO·Fe2O3 - Y: 32.40 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 300 120 50 2-Theta - Scale File: Truong-DHBK-GO.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 11/03/17 17:30:49 25-0284 (D) - Graphite, syn - C - Y: 30.91 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 d =1 10 d =1 10 0 10 20 30 40 50 60 70 10 2-Theta - Scale File: Truong-DHBK-S4.raw - Type: 2Th/Thlocked- Start: 5.000° - End: 70.010° - Step: 0.030° -Step time: 1.0s -Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu- Creation: 11/03/1718:07:35 22-1086(*) - Cobalt IronOxide- CoFe2O4/CoO·Fe2O3- Y: 28.08 % -d x by: 1.000 -WL: 1.54056 20 30 40 2-Theta - Scale File: Truong-DHBK-S5.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 11/03/17 18:45:27 22-1086 (*) - Cobalt Iron Oxide - CoFe2O4/CoO·Fe2O3 - Y: 28.08 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 83 50 60 70 Phụ lục 2: Ảnh SEM vật liệu Fe3O4/CS/GO GO 84 Phụ lục 3: Ảnh TEM vật liệu Fe3O4/CS/GO GO 85 Phụ lục 4: Phổ FTIR CS, GO, mẫu S1 mẫu S10 86 87 Phụ lục 5: Kết phân tích DLS Zeta mẫu GO tổng hợp đƣợc so với mẫu GO hãng ACS (Mỹ) 88 ... tài: ? ?Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Fe3O4/ chitosan/ graphen oxit (Fe3O4/ CS/GO) nanocomposit có khả thu hồi tái sinh để hấp phụ số ion kim loại nặng nƣớc” để nghiên cứu luận văn Trong vật liệu đề... thiệu vật liệu nano vật liệu tổ hợp ứng dụng hấp phụ kim loại nặng 12 1.3.1 Tổng quan vật liệu nano từ tính Fe3O4 13 1.3.2 Tổng quan vật liệu Chitosan 17 1.3.3 Tổng. .. Fe3O4/ CS/GO 0,05 S8 Fe3O4/ CS/GO 0,05 S9 Fe3O4/ CS/GO 0,05 S10 Fe3O4 0 29 Quy trình tổng hợp Fe3O4/ CS/GO Sau chuẩn bị ba vật liệu ta bắt đầu tổng hợp vật liệu với lƣợng vật liệu g cho tỷ lệ (b)