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

-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 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 3.3 Điều chế 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 CTS, CTS – HA, CTS - FA 36 3.5 Khảo sát khả năng hấp phụ màu vật liệu tổng hợp CTS - FA 39 3.5.1 Thăm dò khả hấp phụ chất màu hữu 39 CHƯƠNG KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 Nguyễn Cao Duy Ân DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN CTS Chitosan CTS – HA Chitosan - hidroxiapatit CTS – FA Chitosan - floapatit DA Độ acetyl hóa DDA Độ deacetyl hóa FA Floapatit FT – IR Phổ hồng ngoại ( Fourier Transform-Infrared Radiation ) HA Hidroxiapatit TGA Phổ phân tích nhiệt khối lượng ( Thermal gravimetric analysis ) XRD Nhiễu xạ tia X (X –Ray Diffraction ) SEM Kính hiển vi điện tử quét ( Scanning 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 Hình 3.4 Phổ IR mẫu CTS-FA thời 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 Giãn 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 Giãn 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 Giãn đồ XRD CTS – FA 35 Hình 3.17 Ảnh SEM bề mặt mặt cắt CTS – FA kính hiển vi điện tử qt 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 Giãn đồ TGA CTS, CTS-HA, CTS-FA .38 Hình 3.22 Đường chuẩn xác định nồng độ MB 40 Hình 3.23 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 Nguyễn Cao Duy Ân MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày nay, giới ngày phát triển Con người sống đầy đủ, tiện nghi Nhưng song song với việc phát triển đó, vấn đề nhiễm môi trường 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 thị Tuy nhiên, bên cạnh chuyển biến tích cực này, xuất vấn đề tiêu cực liên quan đến môi trường sinh thái khu công nghiệp gây 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 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 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 Đặc biệt nước ta, với nguồn thủy hải sản phong phú, dồi Hằng năm, 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 thơng 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 Nguyễn Cao Duy Ân màng, hấp thụ ion kim loại, khả phân hủy sinh học, khơng độc hại Vì vậy, 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 khống xương, răng, mầm Nó xem ngun tố đóng vai trị 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 hồn tồn 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 cịn cải thiện tính chất học chitosan Tuy nhiên chưa có nhiều 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 mục đích 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 Nghiên cứu thực nghiệm - Điều chế chitosan từ vỏ cua qua giai đoan: khử protein, khử khống deacetyl hóa - Tổng hợp chitosan-hidroxiapatit - Tổng hợp chitosan- floapatit - Phương pháp đặc trưng vật liệu: 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) Chương 4: Kết luận kiến nghị (gồm trang) Nguyễn Cao Duy Ân CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan chitosan 1.1.1 Giới thiệu chitosan Chitin polisaccarit tồn tự nhiên với sản lượng lớn (đứng thứ hai sau xenlulozơ) Trong tự nhiên, chitin tồn động vật, thực vật Ở động vật, chitin thành phần quan trọng vỏ số động vật không xương sống như: nhuyễn thể, giáp xác giun tròn Trong thực vật, chitin có thành tế bào họ nấm zygenmyctes, sinh khối nấm mốc, số loại tảo Trong loài thủy hải sản, đặc biệt vỏ tôm, cua, ghẹ hàm lượng chitin chiếm cao, dao động từ 14 - 35% so với trọng lượng khơ, vỏ tơm, cua, ghẹ ngun liệu để sản xuất chitin [7] Chitosan (CTS ) sản phẩm deacetyl hóa chitin CTS mang đầy đủ đặc trưng ưu việt chititn như: có tính tương thích sinh học khơng độc hại, có khả phân hủy sinh học, có tính hấp phụ cao [7] Trước đây, người ta thử chiết tách chitin từ thực vật biển nguồn nguyên liệu không đủ đáp ứng nhu cầu sản xuất, trữ lượng chitin phần lớn có nguồn gốc từ vỏ tôm, vỏ cua Trong thời gian, chất phế thải không thu hồi mà thải ngồi gây nhiễm mơi trường Năm 1977, Viện kỹ thuật Masachusetts (Mỹ), tiến hành xác định giá trị chitin protein vỏ tôm, cua cho thấy việc thu hồi chất có lợi sử dụng công nghiệp Phần protein thu dùng để chế biến thức ăn gia súc, phần chitin dùng nguyên liệu để điều chế dẫn xuất có nhiều ứng dụng [4] Việc nghiên cứu sản xuất chitin, CTS ứng dụng chúng sản xuất phục vụ đời sống năm 1980 Gần trước yêu cầu xử lý phế liệu thủy sản đông lạnh ngày cấp bách, trước thông tin kỹ thuật chitin, CTS tiềm thị trường chúng thúc đẩy nhà khoa học bắt tay vào nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất bước cao hơn, đồng thời nghiên cứu ứng dụng chúng lĩnh vực sản xuất công nghiệp [4] Nguyễn Cao Duy Ân Ảnh SEM mẫu CTS-FA cho thấy hạt FA có dạng hình khối hexagon liên kết với màng CTS Kết phù hợp với kết XRD Hạt FA mẫu CTS-FA nghiên cứu có kích thước đồng Mặt cắt CTS – FA có cấu trúc xếp lớp trật tự CTS không biến Cấu trúc vật liệu tổng hợp CTS – FA giữ nguyên cấu trúc xoắn lớp ban đầu Mặt cắt CTS – FA cho thấy có FA lớp CTS Điều cho thấy, HA không bám bề mặt CTS mà cịn tạo liên kết với lớp CTS phía 3.4 So sánh chitosan, chitosan – hidroxiapatit, chitosan - floapatit 3.4.1 Tính chất cảm quan CTS, CTS – HA, CTS - FA Tiến hành so sánh CTS CTS - HA ta thu kết trình bày bảng 3.1: Bảng 3.1 So sánh CTS, CTS – HA, CTS - FA CTS – HA CTS – FA Trắng, lấp lánh Trắng đục Trắng đục Phẳng Sần sùi Phẳng Dẻo, uốn không bị Cứng hơn, uốn bị Cứng hơn, uốn bị nứt nứt nứt Tiêu chí so sánh CTS Màu sắc Bề mặt Tính chất Có hình dạng ban đầu màng CTS Hình dạng a Phổ IR Hình 3.18 Phổ IR CTS, CTS-FA,CTS-HA Nguyễn Cao Duy Ân 36 Kết phân tích phổ IR CTS, CTS – HA, CTS – FA cho thấy xuất peak nhóm chức phân tử CTS -N-H, –C=O… CTS khơng có peak CTS – FA, CTS – HA như: P-O PO43- b Phổ XRD Hình 3.19 Hệ phổ XRD CTS, CTS-HA, CTS-FA, HA, FA Từ hình 3.19 nhận thấy phổ XRD CTS, CTS – HA, CTS – FA có đỉnh peak tinh thể Kết cho thấy phổ XRD mẫu CTS – HA CTS – FA xuất peak nhiễu xạ góc 2θ ~ 19-20o đặc trưng cho CTS, cường độ yếu nhiều so với mẫu CTS nguyên chất Ngoài ra, giãn đồ XRD cịn xuất peak nhiễu xạ góc 32o; 39o; 46,5o tương ứng với mặt phản xạ (221), (310), (222) đặc trưng cho tinh thể FA dạng hexagon Tuy nhiên, cường độ mức độ sắc nét peak đặc trưng giãn đồ XRD mẫu CTS – FA CTS – HA giảm so với vật liệu FA HA nguyên chất c Ảnh SEM a CTS Nguyễn Cao Duy Ân 37 b CTS-HA c CTS-FA Hình 3.20 Ảnh SEM bề mặt mặt cắt (a) CTS,(b) CTS-HA,(c) CTS-FA Ảnh SEM cho thấy bề mặt CTS – HA CTS – FA tồn tinh thể HA FA có cấu trúc tương đối đồng đều, liên kết với màng CTS tinh thể HA có dạng hình bơng hoa tinh thể FA có dạng hình khối hexagon Ảnh SEM mặt cắt vật liệu cho thấy CTS – HA CTS – FA giữ nguyên cấu trúc xếp lớp trật tự màng CTS ban đầu Ngồi ra, tinh thể HA FA cịn xuất lớp CTS, chứng tỏ FA HA không bám bề mặt CTS mà cịn tạo liên kết với lớp CTS phía d TGA Hình 3.21 Giãn đồ TGA CTS, CTS-HA, CTS-FA Nguyễn Cao Duy Ân 38 Giãn đồ TGA vật liệu CTS cho thấy: từ nhiệt độ phòng đến 280oC, vật liệu CTS 6,12%, trình H2O hấp thụ Từ 280oC đến 320oC: vật liệu CTS 37,23%, q trình phá vỡ liên kết C-O-C 1,4 glicozit tạo sản phẩm mạch ngắn Từ 320oC đến 750oC: vật liệu CTS 39,43%, q trình phân hủy CTS Giãn đồ TGA vật liệu CTS – HA cho thấy: từ nhiệt độ phòng đến 280oC, vật liệu CTS – HA 4,01%, q trình H2O hấp thụ Từ 280oC đến 320oC, vật liệu CTS – HA 37,39%, q trình phá vỡ liên kết C-O-C 1,4 glicozit tạo sản phẩm mạch ngắn Từ 320oC đến 640oC, vật liệu CTS – HA 32,24%, q trình phân hủy CTS Giãn đồ TGA vật liệu CTS – FA cho thấy: từ nhiệt độ phòng đến 280oC, vật liệu CTS – FA 5,26% , q trình H2O hấp thụ Từ 280oC đến 320oC, vật liệu CTS – FA 42,12%, q trình phá vỡ liên kết C-O-C 1,4 glicozit tạo sản phẩm mạch ngắn Từ 320oC đến 680oC, vật liệu CTS – FA 33,07%, q trình phân hủy CTS Giãn đồ TGA vật liệu CTS, CTS – HA, CTS – FA cho thấy phân hủy nhiệt vật liệu khơng có khác biệt rõ rệt Điều chứng tỏ khơng có hình thành liên kết hóa học phân tử HA FA với chuỗi phân tử polime CTS Liên kết hình thành chúng liên kết hidro, loại liên kết yếu khơng có khác biệt q trình phân tích nhiệt vật liệu 3.5 Khảo sát khả năng hấp phụ màu vật liệu tổng hợp CTS - FA 3.5.1 Thăm dò khả hấp phụ chất màu hữu 3.5.1.1 Xây dựng đường chuẩn MB, MO congo đỏ CR Tiến hành lập đường chuẩn theo bước mục 2.3.1, ta có kết bảng 3.2 lập đường chuẩn MB hình 3.22 Bảng 3.2 Độ hấp thụ quang dung dịch MB với nồng độ khác C(mg/L) 10 12 Abs 0,335 0,676 1,048 1,364 1,687 1,930 Nguyễn Cao Duy Ân 39 Abs 2.5 1.5 0.5 y = 0.1618x + 0.0409 R² = 0.9964 10 12 14 nồng độ ( mg/l ) Hình 3.22 Đường chuẩn xác định nồng độ MB Vậy mối liên hệ nồng độ dung dịch MB (Ct) độ hấp thụ quang (Abs) biểu diễn theo phương trình sau: Abs = 0,1618Ct + 0,0409 Tiến hành lập đường chuẩn theo bước trên, ta có kết bảng 3.3 lập đường chuẩn MO hình 3.23 Bảng 3.3 Độ hấp thụ quang dung dịch MO với nồng độ khác C(mg/L) 10 12 Abs 0,143 0,291 0,430 0,570 0,718 0,858 Abs 0.8 y = 0.0714x + 0.0021 R² = 0.9999 0.6 0.4 0.2 0 10 12 14 nồng độ ( mg/l ) Hình 3.23 Đường chuẩn xác định nồng độ MO Vậy mối liên hệ nồng độ dung dịch MO (Ct) độ hấp thụ quang (Abs) biểu diễn theo phương trình sau: Abs = 0,0714 Ct + 0,0021 Tương tự, tiến hành lập đường chuẩn theo bước trên, ta có kết bảng 3.4 lập đường chuẩn CR hình 3.24 Nguyễn Cao Duy Ân 40 Bảng 3.4 Độ hấp thụ quang dung dịch CR với nồng độ khác C(mg/L) 0,139 Abs 7,5 10 15 20 0,211 0,281 0,411 0,547 0.6 0.5 y = 0.027x + 0.007 R² = 0.9997 Abs 0.4 0.3 0.2 0.1 0 10 15 20 25 nồng độ ( mg/l) Hình 3.24 Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ CR Vậy mối liên hệ nồng độ dung dịch CR (Ct) độ hấp thụ quang (Abs) biểu diễn theo phương trình sau: Abs = 0,0272 Ct + 0,007 3.5.1.2 Khảo sát khả hấp phụ chất màu vật liệu CTS - FA Xanh metylen Chúng tiến hành khảo sát khả hấp phụ hai vật liệu CTS CTS FA với chất màu MB Kết đo phổ UV – Vis dung dịch MB ban đầu dung dịch MB sau hấp phụ 3h hai vật liệu trình bày hình 3.25 (a) (b) (c) Hình 3.25 Khả hấp phụ MB CTS, CTS-FA (a) Phổ UV- Vis, (b) CTS-FA sau hấp phụ MB (c) dung dịch MB trước sau hấp phụ CTS CTS - FA Nguyễn Cao Duy Ân 41 Bảng 3.5 Khả hấp phụ MB CTS CTS – FA Mẫu 𝐇(%) Co = 𝐂𝐨 −𝐂𝟑𝐡 ⋅ 𝟏𝟎𝟎% Ao (mg/L) A3h C3h (mg/L) CTS 2,884 17,57 1,779 10,742 43,85% CTS - FA 2,884 17,57 2,595 15,786 11,46% 𝐂𝐨 Kết từ bảng 3.5 cho thấy hai vật liệu CTS CTS - FA có khả hấp phụ MB Tuy nhiên CTS - FA có khả hấp phụ MB thấp so với CTS với hiệu suất hấp phụ tương ứng 11,46% 43,85%  Metyl da cam Chúng tiến hành khảo sát khả hấp phụ hai vật liệu CTS CTS FA với chất màu MO Kết đo phổ UV – Vis dung dịch MO ban đầu dung dịch MO sau hấp phụ 3h hai vật liệu trình bày hình 3.26 (a) (b) (c) Hình 3.26 Khả hấp phụ MO CTS, CTS-FA (a) Phổ UV- Vis, (b) CTS-FA sau hấp phụ MO (c) dung dịch MO trước sau hấp phụ CTS CTS - FA Nguyễn Cao Duy Ân 42 Bảng 3.6 Khả hấp phụ MO CTS CTS – FA Mẫu Ao Co (mg/L) 𝐇(%) A3h C3h (mg/L) = 𝐂𝐨 −𝐂𝟑𝐡 𝐂𝐨 ⋅ 𝟏𝟎𝟎% CTS 1,441 20,153 0,398 5,545 72,48% CTS - FA 1,441 20,153 1,0821 15,126 24,93% Kết từ bảng 3.6 cho thấy hai vật liệu CTS CTS - FA có khả hấp phụ MO Tuy nhiên CTS - FA có khả hấp phụ MO thấp so với CTS với hiệu suất hấp phụ tương ứng 24,93% 72,48%  Congo đỏ Chúng tiến hành khảo sát khả hấp phụ hai vật liệu CTS CTS FA với chất màu CR Kết đo phổ UV – Vis dung dịch MO ban đầu dung dịch MO sau hấp phụ 15 phút hai vật liệu trình bày hình 3.27 (a) (b) (c) Hình 3.27 Khả hấp phụ CR CTS, CTS-FA (a) Phổ UV- Vis, (b) CTS-FA sau hấp phụ CR (c) dung dịch CR trước sau hấp phụ CTS CTS - FA Nguyễn Cao Duy Ân 43 Bảng 3.7 Khả hấp phụ CR CTS CTS – FA Mẫu 𝐇(%) Co Ao (mg/L) A15 C15 (mg/L) = 𝐂𝐨 −𝐂𝟏𝟓 𝐂𝐨 ⋅ 𝟏𝟎𝟎% CTS 0,546 19,963 0,112 3,889 80,52 CTS - FA 0,546 19,963 0,046 1,444 92,76 Kết từ bảng 3.7 cho thấy hai vật liệu CTS CTS - FA có khả hấp phụ CR Tuy nhiên CTS - FA có khả hấp phụ CR cao so với CTS với hiệu suất hấp phụ tương ứng 92,76% 80,30% Kết luận: Sau thăm dò khả hấp phụ màu CTS CTS-FA MO, CR, MB, nhận thấy CTS CTS-FA có khả hấp phụ màu khảo sát Trong CTS có khả hấp phụ mạnh chất màu MO MB so với CTS-FA Riêng CR, vật liệu CTS-FA hấp phụ mạnh so với CTS Vì vậy, chúng tơi tiến hành đánh giá khả hấp phụ màu CTS-FA CR 3.5.1.4 Đánh giá khả hấp phụ màu CTS - FA với CR Bảng 3.8 Dung lượng hấp phụ, hiệu suất hấp phụ CR CTS-FA theo thời gian Thời gian (phút) Độ hấp thụ quang At Nồng độ Hiệu suất hấp phụ Dung lượng hấp dung dịch H(%) phụ (mg/g) CR Ct (mg/L) = Co − Ct ⋅ 100% Co qt (C C t )V m 0,546 19,963 - - 0,176 6,259 68,65 0,914 0,167 5,926 70,32 0,936 10 0,066 2,185 89,05 1,185 12 0,057 1,852 90,72 1,207 14 0,046 1,444 92,76 1,235 17 0,049 1,556 92,21 1,227 20 0,038 1,148 94,25 1,254 Nguyễn Cao Duy Ân 44 (a) (b) Hình 3.28 Khả hấp phụ CR CTS-FA thời gian khác (a) Phổ UV- Vis, (b) Phần dung dịch CR sau hấp phụ Hình 3.29 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất hấp phụ CR CTS-FA theo thời gian Nhận xét: Kết khảo sát với dung dịch CR cho thấy, thời gian ngắn 15 – 20 phút, trình hấp phụ gần đạt trạng thái cân Dung lượng hấp phụ sau 20 phút CTS – FA 1,254 mg/g tương ứng với hiệu suất hấp phụ 94,25% Khả hấp phụ tốt Vật liệu CTS – FA xem vật liệu tiềm ứng dụng cơng nghệ xử lí mơi trường, đặc biệt nước thải chứa chất màu hữu Nguyễn Cao Duy Ân 45 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua trình thực luận văn, thu số kết sau: Điều chế vật liệu CTS, CTS – HA CTS - FA xác định số đặc trưng vật liệu IR, XRD, SEM,TGA Vật liệu CTS – HA CTS – FA giữ cấu trúc trật tự màng CTS ban đầu Các tinh thể HA có hình dạng giống bơng hoa tinh thể FA có dạng hexagon tạo thành đồng liên kết chặt chẽ với màng CTS Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình điều chế CTS – FA từ CTS – HA lựa chọn điều kiện tối ưu cho tình tổng hợp phản ứng tiến hành với dung dịch NaF nồng độ 0,6M 80oC thời gian 8h Vật liệu CTS – FA có khả hấp phụ tốt chất màu MB, MO CR Đối với chất màu CR, vật liệu CTS – FA khả hấp phụ cao, trình hấp phụ gần đạt trạng thái cân khoảng thời gian 15 – 20 phút Sau 20 phút, hiệu suất hấp phụ đạt 94,25% tương ứng với dung lượng hấp phụ 1,254 mg/g KIẾN NGHỊ Trên kết bước đầu phạm vi luận văn, có điều kiện mở rộng đề tài theo hướng sau: - Ứng dụng vật liệu CTS – FA xử lí chất màu hữu mơi trường Vật liệu CTS – HA CTS – FA vật liệu tiềm ứng dụng y học, đặc biệt công nghệ mô, xương nha khoa Vì nên mở rộng định hướng nghiên cứu ứng dụng vật liệu lĩnh vực y sinh học Nguyễn Cao Duy Ân 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Đặng Xuân Dự (2015), Nghiên cứu cắt mạch chitosan đồng vận H2O2/Bức xạ gamma coban – 60 để chế tạo oligochitosan, Luận án tiến sĩ hóa học, Đại học Huế Trần Dương (2013), Giáo trình Hóa học tinh thể, NXB Đại học Huế Phạm Hữu Điển (1997), “Nghiên cứu sử dụng chitosan nông nghiệp bảo quản thực phẩm”, Tạp chí Hóa học, tập 35, số 3, trang 75 – 78 Nguyễn Thị Hương Giang (2011), Phân lập chitin điều chế chitosan glucosamin clohydrat từ vỏ tôm phế thải, Đồ án tốt nghiệp, trường Đại học Vinh Hồng Đơng Nam, Giáo trình phương pháp phân tích nhiệt, Trường Đại học Bách Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Thị Nga (2013), Thu nhận chitin, chitosan từ vỏ tôm để ứng dụng làm màng bao sinh học bảo quản thực phẩm, Đề tài khoa học cấp trường, Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Lê Tấn Phú (2013), sản xuất chitin – chitosan phươn pháp sinh học, Đại học khoa học kỹ thuật cơng nghệ Việt Nam Nguyễn Đình Thành (2011), Cơ sở phương pháp phổ ứng dụng hóa học, NXB Khoa học tự nhiên Võ Nhật Thăng (2017), Nghiên cứu chế tạo hạt chitosan cấu trúc xốp - ứng dụng làm vật liệu hấp phụ, Đại học Nha Trang 10 Nguyễn Thanh Tú (2017), Nghiên cứu tổng hợp màng composite phân hủy sinh học chitosan tinh bột sử dụng để kháng khuẩn xâm nhập TÀI LIỆU TIẾNG ANH 11 Brun V, Guillaume C, Mechiche Alami S, Josse J, Jing J, Draux F, Bouthors S, Laurent-Maquin D, Gangloff SC, Kerdjoudj H, Velard F (2014) , “Chitosan/hydroxyapatite hybrid scaffold for bone tissue engineering”, BioMedical Materials and Engineering, 24,63-73 12 Correlo V.M, Pinho E.D, Pashkuleva I, Bhattacharya M, Neves N.M, Reis R.L Nguyễn Cao Duy Ân 47 (2017), “Water Absorption and Degradation Characteristics of Chitosan-Based Polyesters and Hydroxyapatite Composites”, Macromolecular Bioscience, 7(3), 354-363 13 Dhanalakshmi C.P, Vijayalakshmi L, Narayanan V (2012), “Synthesis and Characterization of FHAp/chitosan Nanocomposite and its Biomedical Application”, International Journal of Nano and Material Sciences, 1, 81-96 14 Escobar-Sierra D.M, Martins J, Ossa-Orozco C.P (2015), “Chitosan/ hydroxyapatite scaffolds for tissue engineering manufacturing method effect comparison”, Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia,75, 24-35 15 Fihri A, Len C, Varma R S, Solhy A (2017), “Hydroxyapatite: A review of syntheses, structure and applications in heterogeneous catalysis”,Coordination Chemistry Reviews, 347, 48–76 16 Guo Y., Guan J., Yang J., Wang Y., Zhang C., Ke Q (2015), “Hybrid nanostructured hydroxyapatite–chitosan composite scaffold: bioinspired fabrication, mechanical properties and biological properties”, Journal of Materials Chemistry B, 3, 4679-4689 17 Hitoshi S., Sei-ichi Aiba (2004), “Chemically modified chitin and chitosan as biomaterials”, Progres in Polymer Science, 29(9), 887-908 18 Jiang L, Li Y, Xiong C (2009) , “Preparation and biological properties of a novel composite scaffold of nano-hydroxyapatite/chitosan/carboxymethyl cellulose for bone tissue engineering”, J Biomed Sci,16,65 19 Lijun K, Yuan G, Guangyuan L, Yandao G, Nanming Z, Xiufang Z (2006), “A study on the bioactivity of chitosan/nano-hydroxyapatite composite scaffolds for bone tissue engineering”, European Polymer Journal, 42, Issue 12, 3171-3179 20 Liverani L, Abbruzzese F, Mozetic P, Basoli F, Rainer A, Trombetta M (2014), “Electrospinning of hydroxyapatite–chitosan nanofibers for tissue engineering applications”, Asia- Pacific Joutnal of Chemical Engineering, (3), 407-414 21 Louisiana State University and Agricultural and Mechanical College (2008), “The synthesis of water soluble N-acyl chitosan derivatives for characterization as antibacterial agents” Nguyễn Cao Duy Ân 48 22 Luciano P, Magdalena K (2013), “Chitosan – hydroxyapatite composites”, Carbohydrate Polymers , 93, 256-262 23 Maachoua H, Bal K.E, Bal Y, Chagnesd A, Coted G, Alliouchea D, “Characterization and In Vitro Bioactivity of Chitosan/Hydroxyapatite Composite Membrane Prepared by Freeze-Gelation Method”, Trends Biomater Artif Organs, 22,16-27 24 Madhumathi K, Shalumon K, Rani V, Tamura H, Furuike T, Selvamurugan N, Nair S, Jayakumar R (2009), “Wet chemical synthesis of chitosan hydrogelhydroxyapatite composite membranes for tissue engineering applications”, International Journal of Biological Macromolecules, 45,12-15 25 Mohamed K, Beherei H, M.El-Rashidy Z (2014) , “In vitro study of nanohydroxyapatite/chitosan–gelatin composites for bio-applications”, Journal of Advanced Research, 5, Issue 2, 201-208 26 Nikpour M.R, Rabiee S.M, Jahanshahi M (2012), “Synthesis and characterization of hydroxyapatite/chitosan nanocomposite materials for medical engineering applications”, Chemical Engineering Journal, 43, 1881-1886 27 Okada T, Nobunaga Y, Konishi T, Yoshioka T, Hayakawa S, Lopes MA, Miyazaki T, Shirosaki Y(2017), “Preparation of chitosan-hydroxyapatite composite mono-fiber using coagulation method and their mechanical properties”, Carbohydr Polym, 175, 355-360 28 Pokhrel, S., Yadav, P N., Adhikari, R (2015), “Applications of Chitin and Chitosan in Industry and Medical Science: A Review”, Nepal Journal of Science and Technology ,16 (1), 99 – 104 29 Portnyagin, A S., Bratskaya, S Yu, Pestov, A V, Voit, A V (2015), “Binding Ni(II) Ions to Chitosan and It's N-heterocyclic derivatives: Density Functional Theory Investigation”, Computational & Theoretical Chemistry, 1069, – 10 30 Rey C, Combes C, Drouet C, Sfihi H, “Fluorine and Health : Molecular Imaging”, Biomedical Materials and Pharmaceuticals, Chapter 6: Flouride – Based Bioceramics, 280 – 331 31 Shahnavazi M, Ketabi M.A, Fekrazad R, Moztarzadeh F, Sadeghi A, Tondnevis Nguyễn Cao Duy Ân 49 F, Raz M, Abolhasani M.M, Rezaei-Tavirani M, Shahnavazi M (2017), “Fabrication of Chitosan-Nano Hydroxyapatite Scaffold for Dental Tissue Engineering”, Key Engineering Materials, 720, 223-227 32 Ya-Ping G, Jun-Jie G, Jun Y, Yang W, Chang-Qing Z, Qin-Fei K(2015), “Hybrid nanostructured hydroxyapatite–chitosan composite scaffold: bioinspired fabrication, mechanical properties and biological properties”, Journal of Metarials Chemistry B, 3, 4679 – 4689 33 Yudyanto, Hartatiek, Prasasti R.W, Hariyanto Y.A, Hidayat N (2018), “The Influence of Chitosan Concentration on Synthesis of Hydroxyapatite Scaffold on Crystallinity and Surface Morphology”, Materials Science and Engineering, 367,1 34 Zhang J, Nie J, Zhang Q, Li Y, Wang Z, Hu Q (2014), “Preparation and characterization of bionic bone structure chitosan/hydroxyapatite scaffold for bone tissue engineering”, J Biomater Sci Polym Ed, 25 (1), 61-74 WEBSITE 35 https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorapatite 36 http://nanotechnology.com.vn/A232/Gioi-thieu-ve-chitosan-va-nano-chitosan.htm?cid=0 Nguyễn Cao Duy Ân 50 ... 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. .. 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. .. CTS - FA 36 3.5 Khảo sát khả năng hấp phụ màu vật liệu tổng hợp CTS - FA 39 3.5.1 Thăm dò khả hấp phụ chất màu hữu 39 CHƯƠNG KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47