Nghiên cứu ứng dụng aluminosilicat và than hoạt tính biến tính để xử lý nước thải sản xuất dược phẩm

đại học quốc gia hà nội tr-ờng đại học khoa häc tù nhiªn ****** ĐỒN THỊ DUNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ALUMINOSILICAT VÀ THAN HOẠT TÍNH BIẾN TÍNH ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SẢN XUẤT DƢỢC PHẨM LUẬN VĂN THẠC S KHOA HC Hà Nội - 2012 đại học quốc gia hà nội tr-ờng đại học khoa học tự nhiên  - ĐOÀN THỊ DUNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ALUMINOSILICAT VÀ THAN HOẠT TÍNH BIẾN TÍNH ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT DƯỢC PHẨM Chuyên ngành: Hóa mơi trƣờng Mã số : 60.44.41 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Bùi Duy Cam HÀ NỘI - 2012 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS TS Bùi Duy Cam giao đề tài tạo điều kiện thuận lợi cho em trình nghiên cứu Em gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS TS Đỗ Quang Trung nhiệt tình giúp đỡ, cho em kiến thức quí báu Em xin chân thành cảm ơn thầy, phịng thí nghiệm Hóa mơi trường tận tình bảo hướng dẫn em suốt thời gian làm luận văn Cảm ơn phịng thí nghiệm Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình làm thực nghiệm Xin chân thành cảm ơn bạn học viên, sinh viên làm việc phịng thí nghiệm Hóa mơi trường giúp đỡ tơi q trình tìm tài liệu làm thực nghiệm Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên cao học Đoàn Thị Dung MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan công nghệ sản xuất dược phẩm Việt Nam 1.1.1.Thực trạng sản xuất dược phẩm Việt Nam 1.1.2 Đặc tính nước thải sản xuất dược phẩm 1.1.3 Thực trạng xử lý nước thải dược phẩm 1.1.4 Giới thiệu số thuốc kháng sinh 1.2 Các phương pháp chủ yếu xử lý nước thải dược phẩm 10 1.2.1 Phương pháp sinh học 10 1.2.2 Phương pháp oxi hóa tăng cường 12 1.2.3 Phương pháp hấp phụ 15 1.3 Ứng dụng vật liệu aluminosilicat – zeolit, than hoạt tính biến tính xử lý nước thải 17 1.3.1 Ứng dụng zeolit xử lý nước thải 17 1.3.2 Ứng dụng than hoạt tính biến tính xử lý nước thải 26 Chương - THỰC NGHIỆM 33 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 33 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 33 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 33 2.2 Hóa chất thiết bị 33 2.2.1 Thiết bị 33 2.2.2 Hóa chất nguyên vật liệu 33 2.3 Phương pháp đo COD mẫu 36 2.3.1 Nguyên tắc 36 2.3.2 Cách xây dựng đường chuẩn COD 36 2.3.3 Kết xác định COD dung dịch gốc mẫu thuốc kháng sinh 37 2.4 Phương pháp biến tính than 39 2.4.1 Biến tính than cách tẩm dung dịch đithizon 1% 39 2.4.2 Oxi hóa bề mặt than hoạt tính HNO3 39 Chương – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Khảo sát khả hấp phụ rivanol dung dịch nước vật liệu aluminosilicat 40 3.1.1 Khảo sát khả hấp phụ rivanol vật liệu aluminosilicat 40 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ rivanol zeolit 41 3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ rivanol zeolit 42 3.1.4 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại zeolit với rivanol 43 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ norfloxacin dung dịch nước vật liệu zeolit 44 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 44 3.2.2.Khảo sát ảnh hưởng thời gian 45 3.2.3 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại 46 3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ amoxicillin dung dịch nước vật liệu zeolit 47 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 47 3.3.2 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại 48 3.4 Khảo sát khả hấp phụ than hoạt tính 49 3.4.1 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại than hoạt tính với rivanol 49 3.4.2 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại than hoạt tính với norfloxacin 51 3.4.3 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại than hoạt tính với amoxicillin 52 3.5 Khảo sát khả hấp phụ rivanol dung dịch nước than hoạt tính biến tính 53 3.5.1 Khảo sát khả hấp phụ rivanol số loại than hoạt tính biến tính 53 3.5.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ rivanol than hoạt tính biến tính 56 3.5.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ rivanol than hoạt tính biến tính 57 3.5.4 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại than hoạt tính biến tính với rivanol 58 3.6 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ norfloxacin dung dịch nước than hoạt tính biến tính 59 3.6.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 59 3.6.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian 60 3.6.3 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại 61 3.7 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ amoxicillin dung dịch nước than hoạt tính biến tính 62 3.7.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 62 3.7.2 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại 63 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc rivanol Hình 1.2 Cấu trúc norfloxacin Hình 1.3 Cấu trúc Amoxicillin Hình 1.4 Đơn vị cấu trúc zeolit 20 Hình 2.1 Đường chuẩn COD-Abs 37 Hình 3.1 Thời gian cân hấp phụ zeolit với rivanol 42 Hình 3.2 Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmui rivanol zeolit 43 Hình 3.3 Thời gian cân hấp phụ zeolit với norfloxacin 46 Hình 3.4 Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir zeolit với norfloxacin 47 Hình 3.5 Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir zeolit với amoxicillin 49 Hình 3.6 Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than hoạt tính với rivanol 50 Hình 3.7 Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than hoạt tính với norfloxacin 51 Hình 3.8 Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than hoạt tính với amoxicillin 53 Hình 3.9 Phổ hồng ngoại than hoạt tính kích thước 0,5-1,18mm 55 Hình 3.10 Phổ hồng ngoại than hoạt tính tẩm dung dịch đithizon 1% 55 Hình 3.11 Thời gian cân hấp phụ than biến tính với rivanol 57 Hình 3.12 Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than biến tính với rivanol 58 Hình 3.13 Thời gian cân hấp phụ than biến tính với norfloxacin 61 Hình 3.14 Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than biến tính với norfloxacin 62 Hình 3.15 Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than biến tính với amoxicillin 64 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Kết đánh giá sơ khả hấp phụ rivanol loại vật liệu aluminosilicat dung dịch có C0=50mg/l 40 Bảng 3.2 Kết hấp phụ rivanol zeolit môi trường pH khác 41 Bảng 3.3 Thời gian cân hấp phụ zeolit với rivanol 42 Bảng 3.4 Xác định tải trọng hấp phu cực đại zeolit với rivanol 43 Bảng 3.5 Kết hấp phụ norfloxacin zeolit môi trường pH khác 44 Bảng 3.6 Thời gian cân hấp phụ zeolit với norfloxacin 45 Bảng 3.7 Xác định tải trọng hấp phu cực đại zeolit với norfloxacin 46 Bảng 3.8 Kết hấp phụ amoxicillin zeolit môi trường pH khác 48 Bảng 3.9 Xác định tải trọng hấp phụ cực đại zeolit với amoxicillin 48 Bảng 3.10 Xác định tải trọng hấp phụ cực đại than hoạt tính với rivanol 50 Bảng 3.11 Xác định tải trọng hấp phụ cực đại than hoạt tính với norfloxacin 51 Bảng 3.12 Xác định tải trọng hấp phụ cực đại than hoạt tính với amoxicillin 52 Bảng 3.13 Kết đánh giá sơ khả hấp phụ rivanol loại than biến tính dung dịch có C0=50mg/l 54 Bảng 3.14 Kết hấp phụ rivanol than biến tính mơi trường pH khác 56 Bảng 3.15 Thời gian cân hấp phụ than biến tính với rivanol 57 Bảng 3.16 Xác định tải trọng hấp phụ cực đại than biến tính với rivanol 58 Bảng 3.17 Kết hấp phụ norfloxacin than biến tính mơi trường pH khác 59 Bảng 3.18 Thời gian cân hấp phụ than biến tính với norfloxacin 60 Bảng 3.19 Xác định tải trọng hấp phu cực đại than biến tính với norfloxacin 61 Bảng 3.20 Kết hấp phụ amoxicillin than biến tính mơi trường pH khác 63 Bảng 3.21 Xác định tải trọng hấp phu cực đại than biến tính với amoxicillin 64 LỜI MỞ ĐẦU Cùng với trình phát triển kinh tế gia tăng dân số, việc bảo vệ sức khỏe người ngày quan trọng Quá trình sản xuất sử dụng dược phẩm trở nên phổ biến để phục vụ nhu cầu chăm sóc sức khỏe Từ nhu cầu mà ngành dược phẩm giới nước ta có bước phát triển vượt bậc làm đa dạng phong phú loại dược phẩm Trong trình sản xuất sử dụng dược phẩm, phần dư nguyên liệu sản xuất lượng sản phẩm hết hạn sử dụng vào môi trường gây nên ô nhiễm nghiêm trọng Trong môi trường, chất thải dược phẩm gây nguy hại trực tiếp đến đời sống sinh vật thủy sản, động vật, tiêu diệt vi sinh có ích trình xử lý nước thải, dẫn tới ảnh hưởng đến người Đồng thời có mặt chất thải kháng sinh mơi trường ức chế q trình xử lý nước thải phương pháp sinh học Do cần loại bỏ trước vào môi trường Để xử lý nước thải có nhiều phương pháp khác như: phương pháp sinh học, phương pháp học, phương pháp hóa học Trong phương pháp có hiệu phương pháp hấp phụ vật liệu than hoạt tính, vật liệu có nguồn gốc aluminosilicat Vì lý chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng aluminosilicat than hoạt tính biến tính để xử lý nƣớc thải sản xuất dƣợc phẩm” nhằm góp phần vào cơng tác bảo vệ mơi trường Chƣơng - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan công nghệ sản xuất dƣợc phẩm Việt Nam [3] 1.1.1.Thực trạng sản xuất dược phẩm Việt Nam Trong ngành sản xuất dược phẩm, người ta chia thành giai đoạn sản xuất sau: Nghiên cứu phát triển Chuyển đổi hợp chất hữu tự nhiên trở thành nguyên liệu dược phẩm thông qua q trình lên men, chiết tách tổng hợp hóa học Hồn tất pha trộn đóng gói sản phẩm Ở Việt Nam, hầu hết nhà máy sản xuất dược phẩm dừng việc pha trộn đóng gói thành phẩm tiến hành với sản phẩm bao gồm thuốc gây tê, mê, thuốc tẩy trùng, nước muối bão hịa, thuốc chống đơng, thuốc giảm đau, thuốc huyết áp, kháng sinh, thuốc lợi tiểu, thuốc chống nhiễm trùng, thuốc trợ tim, thuốc thần kinh loại vitamin dạng thành phẩm viên nang, viên nén, thuốc tiêm, xirô, kem, chai dịch truyền, bao thuốc dạng lỏng… Các nhà máy dược Việt Nam, sản phẩm sau đóng chai đóng gói có nhiều tên gọi thương mại khác nhau, theo dạng sử dụng thông dụng sau: viên nén, viên nang, xirô, bao bột dạng lỏng, kem, thuốc mỡ chai thuốc sát trùng, dạng chai dịch truyền thuốc tiêm Nguyên liệu cho sản xuất dược phẩm bao gồm thành phần dược liệu chính, chất tá dược đường, lactose,…và dung môi methylene chlorid, dichloro ethane, ethyl acetate methanol Phần lớn dược liệu sản phẩm nhập Nguyên liệu phục vụ việc sản xuất vỏ viên nang gelain y tế Gelain hỗn hợp protein nước bão hịa có nguồn gốc từ colagen, dạng protein tự nhiên Một số nguyên liệu khác sử dụng sản xuất vỏ viên nang thuốc nhuộm, chất trợ nhuộm, chất bảo quản glyxerin Để nghiên cứu đặc tính bề mặt bước đầu so sánh khác than hoạt tính thường than hoạt tính tẩm dung dịch đithizon 1% chụp phổ hồng ngoại loại vật liệu Phịng vật liệu_Khoa Hóa_19 Lê Thánh Tơng Phổ hồng ngoại than hoạt tính kích thước 0,5-1,18mm than hoạt tính tẩm BO MON HOA VAT LIEU-KHOA HOA-TRUONG DHKHTN dung dịch đithizon 1% thể hình 3.9 3.10: BO MON HOA VAT LIEU-KHOA HOA-TRUONG DHKHTN Ten may: GX-PerkinElmer-USA Resolution: 4cm-1 Date: 3/19/2012 Than mau ban dau Nguoi do: Phan Thi Tuyet Mai Ten may: GX-PerkinElmer-USA Resolution: 4cm-1 Date: 3/15/2012 Ten mau: Than da hap phu Nguoi do: Phan Thi Tuyet Mai 60.0 70.0 55 50 68 2953 3722 1794 1511 1169 66 889 3597 684 64 45 62 40 60 58 35 %T 899 56 30 %T 1504 3845 681 3159 3048 2817 2947 3726 1068 3593 54 25 52 20 50 48 15 46 10 44 42 40.0 0.0 4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 cm-1 1600 1400 1200 1000 800 4000.0 600.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 cm-1 1600 1400 1200 1000 800 600.0 Hình 3.9 Phổ hồng ngoại than hoạt Hình 3.10 Phổ hồng ngoại than hoạt tính kích thước 0,5-1,18mm tính tẩm dung dịch đithizon 1% Kết cho thấy, so với phổ hồng ngoại than hoạt tính thường, phổ hồng ngoại than hoạt tính tẩm dung dịch đithizon 1% xuất nhiều pic với cường độ thay đổi: Dải hấp phụ 3159, 3048, 2947cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị CH nhân thơm, dải hấp phụ 1068cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị liên kết C=S, dải hấp phụ 1504cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị liên kết C-N Các liên kết giả thiết bề mặt than sau tẩm dung dịch đithizon 1% tồn phân tử đithizon, phổ hồng ngoại than hoạt tính thường khơng có số sóng trên, pic xuất sắc nét Từ kết chụp phổ hồng ngoại vật liệu, bước đầu dự đốn việc tẩm đithizon lên bề mặt than hoạt tính làm thay đổi cấu trúc bề mặt than, làm thay đổi xếp lỗ xốp kích 55 thước lỗ xốp Đặc biệt có mặt phân tử chất hữu đithizon bề mặt than hoạt tính làm tăng khả hấp phụ than với chất hữu chúng có điểm tương đồng cấu trúc phân tử Do khả hấp phụ tốt than hoạt tính tẩm dung dịch đithizon 1% so với than hoạt tính thường than oxi hóa HNO3 nên thí nghiệm chúng tơi chọn vật liệu để tiếp tục khảo sát 3.5.2 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả khả hấp phụ rivanol than hoạt tính biến tính Khảo sát ảnh hưởng pH tiến hành sau: Lấy 50ml dung dịch rivanol 50mg/l vào bình nón khác nhau, điều chỉnh pH dung dịch(pH=310) dung dịch HNO3 0,1M dung dịch NaOH 0,1M Thêm vào bình 0.25 gam than tẩm đithizon 1% Lắc 2,5h, tốc độ lắc 150vòng/phút, sau lắc xong, xác định nồng độ rivanol lại (Ct) Các kết bảng sau: Bảng 3.14 Kết hấp phụ rivanol than biến tính mơi trường pH khác STT pH C0(mg/l) COD Ct(mg/l) Q(mg/g)=(C0-Ct)/5 50 13 8,67 8,27 50 9,6 50 9,6 50 9,6 50 9,6 50 6,33 4,22 9,15 50 19,67 13,11 7,38 10 50 26,33 17,55 6,5 Kết cho thấy than tẩm đithizon 1% hấp phụ rivanol tốt pH từ 4-8, pH thấp (≤3) cao (≥9) khả hấp phụ vật liệu giảm Điều giải thích mơi trường pH=4-8 rivanol tồn chủ yếu dạng ion mang điện tích 56 dương tương tác tĩnh điện với bề mặt mang điện tích âm vật liệu, pH dung dịch thấp (≤3) khả hấp phụ rivanol vật liệu giảm, nguyên nhân cạnh tranh ion H+ 3.5.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ rivanol than hoạt tính biến tính Qui trình thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ vật liệu sau : Lấy 50ml dung dịch rivanol có nồng độ 50mg/l vào bình nón khác nhau, cho vào bình 0,25g than tẩm đithizon 1% Lắc khoảng thời gian khác Xác định nồng độ rivanol lại khoảng thời gian khác (Ct) Các kết mô tả bảng 3.15 hình 3.11 Bảng 3.15 Thời gian cân hấp phụ than biến tính với rivanol Co (mg/l) COD Ct (mg/l) 30 50 26.33 17.55 60 50 19.67 13.11 90 50 6.33 4.22 120 50 150 50 180 50 Nồng độ rivanol lại (mg/l) Thời gian (phút) 20 15 10 0 50 100 150 200 Thời gian (phút) Hình 3.11 Thời gian cân hấp phụ than biến tính với rivanol 57 Thời gian cân hấp phụ thời gian dung dịch sau hấp phụ có nồng độ khơng đổi Từ đồ thị ta thấy than hoạt tính tẩm đithizon 1% đạt cân hấp phụ với rivanol sau 2h 3.5.4 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại than hoạt tính biến tính với rivanol Để khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại làm sau: Lắc 0.25 gam than tẩm đithizon 1% với 50ml dung dịch rivanol có nồng độ ban đầu C0(mg/l) thay đổi đến thời gian cân hấp phụ, sau xác định nồng độ rivanol lại (Ct), kết thể bảng 3.16 hình 3.12: Bảng 3.16 Xác định tải trọng hấp phụ cực đại than biến tính với rivanol COD Ct(mg/l) Q=(C0-Ct)/5 (mg/g) Ct/Q 50 9.6 0.208 100 13 8.67 18.27 0.475 150 36.33 24.22 25.16 0.963 200 66.33 44.22 31.56 1.42 250 86.33 57.55 38.49 1.5 300 113 75.33 44.93 1.68 Ct/Q C0(mg/l) y = 0.0201x + 0.3301 R2 = 0.9349 1.8 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 20 40 Ct (mg/l) 60 80 Hình 3.12 Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than biến tính với rivanol 58 Từ đồ thị ta xác định tải trọng hấp phụ cực đại than biến tính với rivanol là: Qmax = 1/0.0201 = 49.75(mg/g), tải trọng hấp phụ cực đại than thường với rivanol 37,3mg/g Như khả hấp phụ than biến tính phương pháp tẩm dung dịch đithizon 1% tốt than thường Có thể việc tẩm đithizon lên bề mặt than làm thay đổi cấu trúc lỗ xốp bề mặt than, việc cố định phân tử chất hữu đithizon làm thay đổi tính chất bề mặt than, làm cho bề mặt than kị nước hơn, tương tác kị nước bề mặt than với phân tử rivanol mạnh Cố định đithizon lên bề mặt than hoạt tính gia tăng điện tích âm bề mặt than, làm tăng lực tương tác tĩnh điện với rivanol 3.6 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến khả hấp phụ norfloxacin dung dịch nƣớc than hoạt tính biến tính 3.6.1 Khảo sát ảnh hưởng pH Khảo sát ảnh hưởng pH tiến hành sau: Lấy 50ml dung dịch norfloxacin 20mg/l vào bình nón khác nhau, điều chỉnh pH dung dịch (pH=3-10) dung dịch HNO3 0,1M dung dich NaOH 0,1M Thêm vào bình 0.25 gam than tẩm đithizon 1% Lắc 2h, tốc độ lắc 150vòng/phút Sau lắc xong, xác định nồng độ norfloxacin lại (Ct) Các kết sau: Bảng 3.17 Kết hấp phụ norfloxacin than biến tính mơi trường pH khác STT pH C0(mg/l) COD Ct(mg/l) Q(mg/g)=(C0-Ct)/5 20 19,67 9,14 2,17 20 19,67 9,14 2,17 20 19,67 9,14 2,17 20 19,67 9,14 2,17 20 23 10,7 1,86 20 29,67 13,8 1,24 59 20 29,67 13,8 1,24 10 20 33 15,35 0,93 Kết cho thấy than biến tính hấp phụ norfloxacin tốt môi trường axit, môi trường kiềm khả hấp phụ vật liệu giảm Điều giải thích mơi trường axit dạng tích điện dương norfloxacin chiếm ưu [33] tương tác tĩnh điện với bề mặt mang điện tích âm than hoạt tính biến tính Trong mơi trường kiềm norfloxacin tồn dạng anion mang điện tích âm, bề mặt than biến tính norfloxacin tích điện dấu đẩy làm giảm tải trọng hấp phụ 3.6.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian Qui trình thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ vật liệu sau : Lấy 50ml dung dịch norfloxacin có nồng độ 40mg/l vào bình nón khác nhau, cho vào bình 0,25g than tẩm đithizon 1% Lắc khoảng thời gian khác nhau, xác định nồng độ norfloxacin lại Các kết mô tả bảng 3.18 hình 3.13 Bảng 3.18 Thời gian cân hấp phụ than biến tính với norfloxacin Thời gian (phút) Co (mg/l) COD Ct (mg/l) 30 20 29,67 13,8 60 20 26,33 12,25 90 20 13 6,046 120 20 9,67 4,5 150 20 1,39 180 20 1,39 60 Nồng độ norfloxacin lại (mg/l) 16 14 12 10 0 50 100 Thời gian (phút) 150 200 Hình 3.13 Thời gian cân hấp phụ than biến tính với norfloxacin Từ đồ thị ta thấy nồng độ norfloxacin giảm dần theo thời gian, sau 2,5h phút nồng độ norfloxacin cịn lại khơng biến đổi, thời gian cân hấp phujcuar với norfloxacin 2,5h 3.6.3 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại Để khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại làm sau; Lắc 0.25 gam than tẩm đithizon 1% với 50ml dung dịch norfloxacin (pH=6) có nồng độ ban đầu C0(mg/l) thay đổi đến thời gian cân hấp phụ, sau xác định nồng độ norfloxacin lại (Ct), kết thể bảng 3.19: Bảng 3.19 Xác định tải trọng hấp phu cực đại than biến tính với norfloxacin C0(mg/l) COD Ct(mg/l) Q=(C0-Ct)/5 (mg/g) Ct/Q 10 9.67 4.5 1.1 4.09 20 19.67 9.14 2.17 4.21 40 46.33 21.55 3.69 5.84 60 73 33.95 5.21 6.51 80 103 47.9 6.42 7.46 100 129.67 60.31 7.94 7.6 61 Từ kết thu bảng 3.19 lập đồ thị xác định hệ số phương trình Langmuir 10 y = 0.068x + 3.9416 R2 = 0.9434 Ct/Q 0 20 40 Ct (mg/l) 60 80 Hình 3.14 Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than biến tính với norfloxacin Từ đồ thị xác định tải trọng hấp phụ cực đại than biến tính với norfloxacin là: Qmax = 1/0.068 =14.7(mg/g) cao tải trọng hấp phụ cực đại than thường (12,22mg/g), việc cố định đithizon lên bề mặt than hoạt tính làm tăng tính kị nước bề mặt tham, làm gia tăng điện tích âm bề mặt than, lực tương tác điện bề mặt than mang điện tích âm với norfloxacin mang điện dương tăng lên, tương tác kị nước tăng lên nguyên nhân làm cho khả hấp phụ than biến tính tăng lên 3.7 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến khả hấp phụ amoxicillin dung dịch nƣớc than hoạt tính biến tính 3.7.1 Khảo sát ảnh hưởng pH Khảo sát ảnh hưởng pH tiến hành sau: Lấy 50ml dung dịch amoxicillin 20mg/l vào bình nón khác nhau, điều chỉnh pH dung dịch(pH=3-10) dung dịch HNO3 0,1M dung dịch NaOH 0,1M Thêm vào bình 0.25 gam than tẩm đithizon 1%, lắc 3h, tốc độ lắc 150vòng/phút Sau lắc xong, xác định nồng độ amoxicillin lại (Ct) Các kết sau: 62 Bảng 3.20 Kết hấp phụ amoxicillin than biến tính mơi trường pH khác STT pH C0(mg/l) COD Ct(mg/l) Q(mg/g)=(C0-Ct)/5 20 16,33 9,07 2,19 20 16,33 9,07 2,19 20 16,33 9,07 2,19 20 16,33 9,07 2,19 20 19,67 10,93 1,81 20 19,67 10,93 1,81 20 23 12,78 1,44 10 20 26,33 14,63 1,07 Kết cho thấy than tẩm đithizon 1% hấp phụ amoxicillin tốt pH thấp, mơi trường trung tính kiềm khả hấp phụ vật liệt giảm, nguyên nhân môi trường trung tính kiềm amoxicillin tồn dạng tích điện âm dấu với điện tích bề mặt than, chúng đẩy làm giảm khả hấp phụ vật liệu Cịn mơi trường axit, amoxicillin tồn dạng mang điện tích dương, bị bề mặt than mang điện tích âm hút 3.7.2 Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại Qui trình thực nghiệm khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại sau: Lắc 0.25 gam than tẩm đithizon 1% với 50ml dung dịch amoxicillin có nồng độ ban đầu C0(mg/l) thay đổi đến thời gian cân hấp phụ, sau xác định nồng độ amoxicillin lại (Ct), kết thể bảng 3.21 sau: 63 Bảng 3.21 Xác định tải trọng hấp phu cực đại than biến tính với amoxicillin C0(ppm) COD Ct(ppm) Q=(C0-Ct)/5 (mg/g) Ct/Q 20 16.33 9.07 2.19 4.15 40 39.67 22 3.6 6.11 60 63 35 80 86.33 48 6.4 7.5 100 113 62.78 7.44 8.43 Từ kết thu bảng 3.21 lập đồ thị xác định hệ số phương trình Langmuir 10 y = 0.0743x + 4.0099 R2 = 0.9319 Ct/Q 0 10 20 30 40 Ct (mg/l) 50 60 70 Hình 3.15 Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than biến tính với amoxicillin Từ đồ thị xác định tải trọng hấp phụ cực đại than biến tính với amoxicillin là: Qmax = 1/0.0743 =13.46(mg/g) cao tải trọng hấp phụ than thường (12,02mg/g), điều giải thích tương tự trường hợp norfloxacin Ngun nhân do: bề mặt than sau tẩm đithizon có gia tăng điện tích âm, lực hút bề mặt than với amoxicillin mạnh hơn, có mặt phân tử đithizon bề mặt than hoạt tính làm tăng tính kị nước bề mặt than, tương tác kị nước làm tăng khả hấp phụ than biến tính 64 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thực luận văn tốt nghiệp khoa Hóa_Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà nội, thu số kết sau: Đã nghiên biến tính than hoạt tính HNO3, đithizon khảo sát khả hấp phụ rivanol aluminosilicat xốp, zeolit, than hoạt tính thường, than hoạt tính oxi hóa HNO3 than hoạt tính biến tính cách tẩm đithizon 1% Kết cho thấy: Zeolit hấp phụ rivanol tốt aluminosilicat xốp, than hoạt tính oxi hóa HNO3 hấp phụ rivanol than thường, than hoạt tính tẩm đithizon 1% hấp phụ rivanol tốt than thường Đã khảo sát yếu tố ảnh hưởng: pH, thời gian đến khả hấp phụ rivanol, norfloxacin, amoxicillin zeolit, than hoạt tính tẩm đithizon 1% Kết cho thấy môi trường pH dung dịch ảnh hưởng đến khả hấp phụ vật liệu Zeolit hấp phụ rivanol tốt môi trường pH≤7, hấp phụ norfloxacin tốt môi trường 5≤pH≤7, hấp phụ amoxicillin tốt môi trường axit Than tẩm đithizon 1% hấp phụ rivanol tốt môi trường pH=4-8, hấp phụ norfloxacin amoxicillin tốt mơi trường axit Đã tính tốn tải trọng hấp phụ cực đại zeolit với rivanol, norfloxacin, amoxicillin là: 31,06; 7,25; 7,33mg/g Tải trọng hấp phụ cực đại than hoạt tính tẩm đithizon 1% với rivanol, norfloxacin, amoxicillin là: 49,75; 14,7; 13,46mg/g Trong thời gian tới tiếp tục phát triển kết nghiên cứu vào hệ thống xử lý qui mô pilot nước thải nhà máy sản xuất dược phẩm thuốc bảo vệ thực vật khu cơng nghiệp Trà Nóc, Cần Thơ nhà máy khác Việt Nam 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Trịnh Xuân Đại (2009), Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni kim loại nặng nước, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Vũ Thị Hồi (2005), Tổng quan Zeolit vai trị xúc tác lọc hóa dầu, Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Thị Ngọc Linh (2006), Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất loại thuốc vitamin phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí, Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấp phụ xúc tác bề mặt vô mao quản, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Hữu Phú (1997), “ Ứng dụng Zeolit hóa dầu ”, Tạp chí hóa học, 35(6), Trang 8-22 Phạm Thị Mai Phương (2009), Tổng hợp vật liệu mao quản trung bình tiên tiến sở khung cấu trúc silic để xử lý ô nhiễm môi trường nước, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội TIẾNG ANH Annalisa Martucci, Luisa Pasti, Nicola Marchetti (2012), “Adsorption of pharmaceuticals from aqueous solutions on synthetic zeolites”, Microporous and Mesoporous Materials, 14(1), 174-183 Bachar Koubaissy, Joumana Toufaily, Tayssis Hamieh (2011), “Elimination of aromatic pollutions present in wastewater by adsorption over zeolites”, Physics Procedia, 21, 220-227 66 Bansal R.C Aggarwal D Goyal M and Kaistha B.C (2002),“Influence of carbon-oxygen surface groups on the adsorption of phenol by activated carbons”, Indian J Chem Technol., 9(4), 290-296 10 D Brunel A Canvel F Fajula F DiRenzo (1995), “MCM-41 type silicas as supports for immobilized catalysts”, Stud Surf Sci Catal, 97, 173-180 11 Dutta (1997), “The adsorption of certain semi-synthetic cephalosporins on activated carbon”, Physicochemical and Engineering Aspects, 127(1-3), 25-37 12 Farshid Pajoum Shariati, Mohammad Reza Mehrnia (2010), “Membrane bioreactor for treatment of pharmaceutical wastewater containing acetaminophen”, Desalination, 250, 798-800 13 Gao Y Farber M Chem X Suuberg E.M and Hurt R.H (2002) Carbon ‘02, Intern Conf on Carbon, Beijung 14 G Mascolo, L Balest, G Laesa (2010), “Biodegrability of pharmaceutical industrial wastewater and formation of recalicitrant organic compounds during aerobic biological treatment”, Bioresoure Technology, 101, 2585-2591 15 Goyal M Singh S and Bansal R.C (2004), “Equilibrium and Dynamic Adsorption of Methylene Blue from Aqueous Solutions by Surface Modified Activated Carbons”, Carbon Science, 5(4), 170-179 16 Jing Yang, Xin Dong, Yu Zhou (2009), “Selective adsorption of zeolit towards nitroamine in organic solution”, Microporous and Mesoporous Materials, 120, 381-388 17 Jouan Lemic, Robert Pfend (2006), “Removal of atrazine lindane and diazinone from water by organic-zeolites”, Water Research, 40, 1079-1085 18 Laszlo K Tombacz E Josipovits K and Kerepesi P (2001), Carbon 01 Intern Conference on Carbon, Lexington Kentucky 67 19 Liang Liang Ji, Fengling Liu (2010), Adsorption pharmaceutical antibiotics on Tamplate-synthesized ordered Micro-and Mesoporous carbon, School of the Environment Nanjing University China 20 Lotfi Monser (2004), “Removal af phtalate on modified activated carbon application to the treatment of industrial wastewater”, Separation and Purification Technology, 38(3), 233-239 21 Marcela Boroski, Angela Claudia Rodrigues (2009), “Combined electrocoagulation and TiO2 photoassisted treatment applied to wastewater effluents from pharmaceutical and cosmetic industries”, Journal of Hazardous Materials, 162, 448-454 22 Malay Chaudhuri, Emad S Elmolla (2010), “Degradation of amoxicillin, ampicillin and cloxacillin antibiotics in aqueous solution by UV/ZnO photocatalytic process”, Journal of Hazardous Materials, 173, 445-449 23 M Baia, D Manou (2008), “Raman and surface enhanced raman spectrocopy or molecules of pharmaceutical and biological interest”, Romanian Report in Physics, 60(3), 829-855 24 M.J Verhoef P.J Kooyman J.A Peters H van Bekkum (1999), “A study on the stability of MCM-41-supported heteropoly acids under liquid- and gas-phase esterification conditions”, Micropor Mesopor Mater, 27(3) , 365-371 25 Ning Gan, Hongzhen Xie, and Xufei Yu (2007), “Determination of ng Rivanol in Human Plasma by SPE-HPLC Method”, Journal of Chromatographic Science, 45(6) p.325-329.17 26 Patiparn Punyapalakul, Thitikamon Sitthisorn (2010), “Removal of ciprofloxacin and carbamazepine by adsorption on functionalized mesoporous silicates”, World Academy of Science Engineering and Technology, 69 68 27 Quian Sui, Jun Huang, Shubo Deng, Gang Yu (2010), “Occurrence and removal of pharmaceutical, caffeine and DETT in wastewater treatment plants of Beijing”, China Water Research, 44, 417-426 28 Roop Chand Bansal and Meenakshi Goyal (2005), Activated Carbon Adsorption, CRC Press 29 Scherzer Julius (1989), “Octane-Enhancing, Zeolitic FCC Catalysts: Scientific and Technical Aspects”, Catal Rew.Sei Eng, 31(3), 215-354 30 Shemer, H., Kunukcu, Y.K., *Linden, K.G (2006) “Degradation of the Pharmaceutical Metronidazole Via UV, Fenton and photo-Fenton Processes” Chemosphere, 63, 269-276 31 Tanaka, Kim, Iiho, Hiroaki (2010) “Use of ozone-based processes for the removal of pharmaceuticals detected in a wastewater treatment plants”, Water inviroment research, 82(8), 294-301 32 Won-Jim Sim, Ji-Woo Lee, Jeong-Eun Oh (2010), “Occurrence and fate of pharmaceuticals in wastewater treatment plants and river in Korea”, Environmental Pollution, 158, 1938-1947 33 Zhang Chenglu, Ren Liang (2011), “Sorption of norfloxacin from aqueous solution by activated carbon developed from Trapa natans hush”, Science China Chemistry, 54(5), 835-843 34 Zohar Bainir, Chaim Aharoni (1975), “Adsorption of cyanogen chloride on impregnated active carbon”, Carbon, 13(5), 363-366 69 ... aluminosilicat – zeolit, than hoạt tính biến tính xử lý nước thải 17 1.3.1 Ứng dụng zeolit xử lý nước thải 17 1.3.2 Ứng dụng than hoạt tính biến tính xử lý nước thải 26 Chương... với than hoạt tính thơng thường 1.3.2.2 Ứng dụng than hoạt tính biến tính xử lý nước thải Để tăng hiệu hấp phụ chất ô nhiễm hữu vô nước thải than hoạt tính, nhà khoa học nghiên cứu biến tính. .. Nghiên cứu ứng dụng aluminosilicat than hoạt tính biến tính để xử lý nước thải sản xuất dược phẩm 2.1.2 Nội dung nghiên cứu Khảo sát khả hấp phụ rivanol vật liệu aluminosilicat xốp, zeolit, than