Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ––––––––––––––––––––– PHẠM THỊ HỒNG NGUYỆT NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ HẤP PHỤ POLYME MANG ĐIỆN ÂM TRÊN ĐÁ ONG TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ KHÁNG SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ––––––––––––––––––––– PHẠM THỊ HỒNG NGUYỆT NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ HẤP PHỤ POLYME MANG ĐIỆN ÂM TRÊN ĐÁ ONG TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ KHÁNG SINH Ngành: Hóa Phân Tích Mã ngành: 8.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Ngô Thị Mai Việt THÁI NGUYÊN - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: "Nghiên cứu chế hấp phụ polyme mang điện âm đá ong tự nhiên ứng dụng để xử lý kháng sinh" thân thực Các số liệu, kết đề tài trung thực Nếu sai thật xin chịu trách nhiệm Thái Nguyên, tháng 09 năm 2020 Tác giả Phạm Thị Hồng Nguyệt Xác nhận Xác nhận Khoa chuyên môn giáo viên hƣớng dẫn PGS.TS Ngô Thị Mai Việt ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập thực đề tài luận văn thạc sĩ, chun ngành Hóa Phân tích Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên, em nhận ủng hộ, giúp đỡ thầy giáo, bạn bè gia đình Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Ngô Thị Mai Việt, cô tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm q báu để em hồn thành luận văn Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo, giáo Khoa Hóa học, thầy cô Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trình học tập nghiên cứu Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian có hạn khả nghiên cứu thân hạn chế nên kết nghiên cứu em cịn thiếu sót Em mong nhận góp ý, bảo thầy giáo, cô giáo bạn để luận văn em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 09 năm 2020 Tác giả Phạm Thị Hồng Nguyệt iii MỤC LỤC Trang bìa phụ i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục kí hiệu viết tắt viii Danh mục bảng iix Danh mục hình xi MỞ ĐẦU NỘI DUNG Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu polyme mang điện âm 1.2 Giới thiệu kháng sinh 1.2.1 Khái quát kháng sinh 1.2.2 Phân loại kháng sinh 1.2.2.1 Phân loại theo phương thức tác dụng 1.2.2.2 Phân loại theo phổ tác dụng 1.2.2.3 Phân loại theo cấu trúc hóa học 1.3 Giới thiệu kháng sinh tetracycline 1.3.1 Cấu trúc 1.3.2 Tính chất 1.3.3 Kháng sinh tetracycline 1.4 Giới thiệu đá ong 10 1.5 Tổng quan tình hình nghiên cứu 11 Chƣơng THỰC NGHIỆM 16 2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị máy móc 16 2.1.1 Hóa chất 16 2.1.2 Dụng cụ 17 2.1.3 Thiết bị máy móc 17 2.2 Nghiên cứu chế hấp phụ polyme mang điện âm đá ong tự nhiên 17 iv 2.2.1 Điều kiện xác định polystyrene sulfonate (PSS) phương pháp UV-Vis 17 2.2.1.1 Lựa chọn bước sóng 17 2.2.1.2 Xây dựng đường chuẩn xác định PSS phương pháp UV – Vis 17 2.2.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ PSS ĐOTN 18 2.2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 18 2.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng lực ion 18 2.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch PSS 19 2.2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian tiếp xúc 19 2.2.2.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu 20 2.2.3 Xác định số đặc trưng hóa lý ĐOTN ĐOBT để đề xuất chế hấp phụ PSS ĐOTN 21 2.2.3.1 Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 21 2.2.3.2 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) 21 2.2.3.3 Phương pháp quang phổ hồng ngoại FT-IR 21 2.2.3.4 Phương pháp đo điện zeta 21 2.3 Khảo sát khả hấp phụ TC ĐOTN ĐOBT 22 2.3.1 Điều kiện xác định TC phương pháp UV-Vis 22 2.3.1.1 Lựa chọn bước sóng 22 2.3.1.2 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ TC 22 2.3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ TC ĐOTN ĐOBT 22 2.3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 22 2.3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng lực ion 23 2.3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch TC 23 2.3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian tiếp xúc 24 2.3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu 24 2.3.2.6 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ 25 2.3.2.7 Khảo sát ảnh hưởng ion lạ 26 2.4 Khảo sát tương tác TC PSS 26 2.5 Động học trình hấp phụ TC ĐOBT 27 2.6 Tái sử dụng vật liệu đá ong biến tính PSS 28 2.6.1 Hấp phụ TC ĐOBT 28 v 2.6.2 Tái sử dụng vật liệu lần thứ 28 2.6.3 Tái sử dụng vật liệu lần thứ hai 28 2.6.4 Tái sử dụng vật liệu lần thứ ba 29 2.6.5 Tái sử dụng vật liệu lần thứ tư 29 2.7 Xác định số đặc trưng hóa lý ĐOBT sau hấp phụ TC 29 2.8 Xử lý mẫu nước thải 29 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Nghiên cứu chế hấp phụ polyme mang điện âm đá ong tự nhiên 30 3.1.1 Điều kiện xác định PSS phương pháp UV-Vis 30 3.1.1.1 Lựa chọn bước sóng 30 3.1.1.2 Xây dựng đường chuẩn xác định PSS phương pháp UV – Vis 30 3.1.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ PSS ĐOTN 32 3.1.2.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 32 3.1.2.2 Khảo sát ảnh hưởng lực ion 34 3.1.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch PSS 36 3.1.2.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian tiếp xúc 38 3.1.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ PSS 40 3.2 Đánh giá chế hấp phụ PSS đá ong tự nhiên 44 3.3 Khảo sát khả hấp phụ TC ĐOBT 48 3.3.1 Điều kiện xác định TC phương pháp UV-Vis 48 3.3.1.1 Lựa chọn bước sóng 48 3.3.1.2 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ TC 48 3.3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ TC ĐOTN ĐOBT 50 3.3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 50 3.3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng lực ion 52 3.3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch TC 54 3.3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian tiếp xúc 56 3.3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đầu 58 3.3.2.6 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ 63 3.3.2.7 Khảo sát ảnh hưởng ion lạ 65 3.4 Khảo sát tương tác TC PSS 70 vi 3.5 Động học trình hấp phụ TC ĐOBT 71 3.6 Tái sử dụng vật liệu đá ong biến tính PSS 75 3.7 Xác định số đặc trưng hóa lý ĐOBT sau hấp phụ TC 76 3.8 Xử lý mẫu nước thải 78 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 vii DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Tên tiếng việt Tên tiếng Anh Viết tắt Đá ong biến tính Surfactant Modified Laterite ĐOBT Đá ong tự nhiên Raw Laterite ĐOTN Đo diện tích bề mặt riêng Brunauer – Emmett – Teller BET Độ lệch chuẩn Standard Deviation SD Giới hạn định lượng Limit Of Quantity LOQ Giới hạn phát Limit Of Detection LOD Kính hiển vi điện tử quét Scanning Electron Microscope SEM Natri polystyren sunfonat Sodium Polystyrene Sulfonate PSS Quang phổ hấp thụ phân tử Ultra Violet – Visible UV-Vis Quang phổ hồng ngoại biến Fourier Transform - Infrared đổi Fourier Spectroscopy Sắc ký lỏng hiệu cao FT-IR High Performance Liquid Chromatogram HPLC Tetracyclin Tetracycline TC Vật liệu hấp phụ Material for Adsorption VLHP viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Nhóm tetracycline Bảng 1.2 Thành phần khoáng vật kết tinh đá ong tự nhiên 10 Bảng 2.1 Các hóa chất cần dùng thực nghiệm 16 Bảng 3.1 Độ hấp thụ quang dung dịch PSS nồng độ khác bước sóng 224,4 nm 31 Bảng 3.2 Độ hấp thụ quang dung dịch PSS nồng độ khác bước sóng 261,4 nm 32 Bảng 3.3 Ảnh hưởng pH tới khả hấp phụ PSS ĐOTN 33 Bảng 3.4 Ảnh hưởng lực ion tới khả hấp phụ PSS ĐOTN 35 Bảng 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch PSS tới khả hấp phụ PSS ĐOTN 37 Bảng 3.6 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc tới khả hấp phụ PSS ĐOTN 39 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ PSS tới dung lượng hấp phụ PSS ĐOTN môi trường NaCl mM 41 Bảng 3.8 Ảnh hưởng nồng độ PSS tới dung lượng hấp phụ PSS ĐOTN môi trường NaCl 10 mM 42 Bảng 3.9 Ảnh hưởng nồng độ PSS tới dung lượng hấp phụ PSS ĐOTN môi trường NaCl 50 mM 43 Bảng 3.10 Các thông số phù hợp cho trình hấp phụ PSS lên đá ong 47 Bảng 3.11 Độ hấp thụ quang dung dịch TC nồng độ khác bước sóng 277,4 nm 49 Bảng 3.12 Độ hấp thụ quang dung dịch TC nồng độ khác bước sóng 356,4 nm 49 Bảng 3.13 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ TC 51 Bảng 3.14 Ảnh hưởng lực ion đến khả hấp phụ TC 53 Bảng 3.15 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch TC đến khả hấp phụ TC 55 Bảng 3.16 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến khả hấp phụ TC 57 Bảng 3.17 Ảnh hưởng nồng độ TC tới dung lượng hấp phụ TC VLHP môi trường NaCl mM 59 ix 10-Thg6 CPSS = 10-6 25,00 10-Thg4 CPSS = 10-4 Hiệu suất (%) 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 10 25 CTC (mg/L) 50 Hình 3.39 Sự ảnh hưởng tương tác TC PSS Kết cho thấy, tăng nồng độ TC tương tác TC PSS giảm Trong nồng độ TC, nồng độ PSS cao tương tác TC PSS lớn ngược lại Có thể thấy, hiệu suất tương tác TC PSS thấp nên loại bỏ TC vật liệu đá ong hấp phụ PSS đá ong đóng vai trị quan trọng chất hấp phụ chủ yếu làm tăng hiệu suất loại bỏ TC từ 21% lên 88% với nồng độ TC 10 mg/L 3.5 Động học trình hấp phụ TC ĐOBT Các kết nghiên cứu động học trình hấp phụ TC ĐOBT trình bày bảng 3.26, hình 3.40; 3.41; 3.42; 3.43 71 Bảng 3.26 Số liệu khảo sát động học hấp phụ TC (“-”: không xác định) ĐOBT ĐOTN qTB log (qe-qt) t/q Thời gian 10 mg/L 25 mg/L 50 mg/L 10ppm 25ppm 50ppm 10ppm 25ppm 50ppm 15 1,23 2,32 3,28 -0,28 0,06 0,26 12,20 6,47 4,57 30 1,30 2,46 3,68 -0,34 0,00 0,16 23,08 12,20 8,15 60 1,35 2,65 4,03 -0,39 -0,09 0,03 44,44 22,64 14,89 90 1,43 2,93 4,38 -0,48 -0,28 -0,14 62,94 30,72 20,55 120 1,54 3,12 4,72 -0,66 -0,47 -0,41 77,92 38,46 25,42 150 1,69 3,35 4,94 -1,15 -0,96 -0,77 88,76 44,78 30,36 180 1,76 3,46 5,11 - - - 102,27 52,02 35,23 210 1,72 3,36 4,96 -1,40 -1,00 -0,82 122,09 62,50 42,34 240 1,67 3,29 4,87 -1,05 -0,77 -0,62 143,71 72,95 49,28 15 0,61 1,13 1,40 -0,44 -0,06 0,10 24,59 13,27 10,71 30 0,69 1,31 1,60 -0,55 -0,16 0,03 43,48 22,90 18,75 60 0,73 1,51 1,84 -0,62 -0,31 -0,09 82,19 39,74 32,61 90 0,81 1,66 2,08 -0,80 -0,47 -0,24 111,11 54,22 43,27 120 0,88 1,79 2,32 -1,05 -0,68 -0,47 136,36 67,04 51,72 150 0,94 1,90 2,52 -1,52 -1,00 -0,85 159,57 78,95 59,52 180 0,97 2,00 2,66 - - - 185,57 90,00 67,67 210 0,94 1,95 2,55 -1,52 -1,30 -0,96 223,40 107,69 82,35 240 0,88 1,93 2,47 -1,05 -1,15 -0,72 272,73 124,35 97,17 72 10ppm 0,20 25ppm 50ppm 10ppm 0,00 -0,20 100 200 300 50 ppm: y = -0,0047x + 0,1305 R² = 0,8426 -0,40 log (qe-qt) log (qe-qt) -0,60 -0,80 -1,00 -1,20 -1,40 -1,60 -1,80 25 ppm: y = -0,0056x - 0,0009 R² = 0,9404 10 ppm: y = -0,0037x - 0,4602 R² = 0,6904 25ppm 50ppm 0,40 50ppm: y = -0,0048x + 0,258 0,20 R² = 0,8453 0,00 100 200 300 -0,20 -0,40 -0,60 -0,80 -1,00 -1,20 25ppm: y = -0,0048x + 0,1077 -1,40 R² = 0,8304 10ppm: y = -0,0047x - 0,1782 -1,60 R² = 0,8263 Thời gian (phút) Thời gian (phút) Hình 3.40 Đồ thị biểu diễn phương Hình 3.41 Đồ thị biểu diễn phương trình động học bậc TC hấp phụ trình động học bậc TC hấp phụ ĐOTN 10ppm 300,00 ĐOBT 25ppm 50ppm 10ppm 160,00 10 mg/L: y = 1,0263x + 12,802 R² = 0,9905 25 mg/L: y = 0,4727x + 8,9463 R² = 0,9961 200,00 140,00 120,00 50ppm 10ppm: y = 0,5532x + 7,9652 R² = 0,9926 25ppm: y = 0,2809x + 3,9025 R² = 0,9951 100,00 150,00 t/q t/q 250,00 25ppm 80,00 60,00 100,00 40,00 50,00 50 mg/L: y = 0,3573x + 8,0618 R² = 0,99 0,00 100 200 50ppm: y = 0,1905x + 2,462 R² = 0,9965 20,00 0,00 300 Thời gian (phút) 100 200 300 Thời gian (phút) Hình 3.42 Đồ thị biểu diễn phương Hình 3.43 Đồ thị biểu diễn phương trình động học bậc TC hấp phụ trình động học bậc TC hấp phụ ĐOTN ĐOBT Từ phương trình, chúng tơi có tham số mơ hình động học (bảng 3.24 3.25) 73 Bảng 3.27 Một số tham số động học hấp phụ bậc TC ĐOBT ĐOTN Nồng độ đầu (mg/L) 10 R1 k1 (phút-1) qe,exp (mg/g) qe,cal (mg/g) 0,826 0,001 1,76 0,66 25 0,830 0,001 3,46 1,28 50 0,845 0,001 5,11 1,81 10 0,690 0,009 0,97 0,35 25 0,940 0,013 2,00 1,00 2,66 1,35 50 0,843 0,001 qe,exp : dung lượng hấp phụ cân tính theo thực nghiệm qe,cal : dung lượng hấp phụ cân theo phương trình động học Bảng 3.28 Một số tham số động học hấp phụ bậc TC ĐOBT ĐOTN Nồng độ đầu (mg/L) 10 0,993 25 0,995 0,020 3,46 3,56 50 0,997 0,015 5,11 5,25 10 0,991 0,082 0,97 0,97 25 0,996 0,025 2,00 2,12 50 0,990 0,015 2,66 2,80 R2 k2 qe,exp (mg/g) (g/mg.phút) 0,038 1,76 qe,cal (mg/g) 1,81 Từ bảng 3.27; 3.28 cho thấy, giá trị hệ số tương quan R2 phương trình động học bậc mơ tả q trình hấp phụ TC đá ong biến tính xa giá trị Ngoài ra, dung lượng hấp phụ TC thời điểm cân tính theo mơ hình động học bậc 0,66 mg/g (đối với nồng độ TC 10 mg/L); 1,28 mg/g (đối với nồng độ TC 25 mg/L) 1,81 mg/g (đối với nồng độ TC 50 mg/L) khác xa so với giá trị thu từ thực nghiệm (tương ứng 1,76 mg/g; 3,46 mg/g 5,11 mg/g) Như vậy, trình hấp phụ tetracycline đá ong biến tính khơng tn theo phương trình động học bậc Đối với mơ hình động học bậc 2, giá trị hệ số tương quan R2 phương trình lớn so với bậc (R2> 0,99) Mặt khác, so sánh giá trị dung lượng hấp phụ thời điểm cân tính theo mơ hình động học bậc (qe,cal) 74 theo thực nghiệm (qe,exp) ĐOBT xấp xỉ Do q trình hấp phụ tetracycline ĐOBT tn theo phương trình động học bậc 3.6 Tái sử dụng vật liệu đá ong biến tính PSS Các kết nghiên cứu khả tái sử dụng vật liệu ĐOBT trình bày bảng 3.29, hình 3.44 đây: Bảng 3.29 Kết khảo sát khả tái sử dụng vật liệu NaOH Hấp phụ lần đầu q (mg/g) 1,79 H % 88,31 Tái sử dụng lần 1,67 Tái sử dụng lần HCl 0,41 q (mg/g) 1,79 H % 88,31 0,18 84,62 0,33 1,60 81,10 0,38 1,57 79,67 0,81 1,49 75,51 0,42 Tái sử dụng lần 1,50 73,19 0,14 1,38 67,84 0,65 Tái sử dụng lần 1,33 66,43 0,69 1,24 61,78 0,55 SD NaOH HCl Hiệu suất hấp phụ (%) 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 SD Số lần tái sử dụng Hình 3.44 Khả tái sử dụng vật liệu ĐOBT Kết nghiên cứu cho thấy, sau lần sử dụng hiệu suất hấp phụ TC đạt 61% sử dụng chất rửa giải HCl 0,1 M đạt 66% sử dụng chất rửa giải NaOH 0,1 M so với hiệu suất hấp phụ ban đầu 88% chứng tỏ VLHP chế tạo có khả tái sử dụng tốt Do hồn tồn sử dụng đá ong biến tính 75 PSS để xử lý chất kháng sinh có nguồn nước tính ổn định, chi phí thấp thân thiện với mơi trường 3.7 Xác định số đặc trƣng hóa lý ĐOBT sau hấp phụ TC Một số đặc trưng hóa lý ĐOBT sau hấp phụ TC nghiên cứu phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET), phương pháp quang phổ hồng ngoại (FT-IR), phương pháp đo điện zeta trình bày hình Hình 3.45 Đường đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp phụ N2 bề mặt ĐOBT sau hấp phụ TC Kết cho thấy, sau hấp phụ TC ĐOBT diện tích bề mặt riêng đá ong từ 42,39 m2/g xuống 27,51 m2/g Hình 3.46 Phổ hồng ngoại ĐOBT sau hấp phụ TC 76 Kết nghiên cứu vật liệu phương pháp quang phổ hồng ngoại cho thấy phổ hồng ngoại ĐOBT sau hấp phụ TC xuất nhiều vân phổ khoảng 1250 – 2200 cm-1 so với ĐOBT Pic đặc trưng cho nhóm -CH2- bước sóng 2927,94 cm-1 không xuất phổ IR ĐOBT sau hấp phụ TC Các vân phổ bước sóng 2899,01 cm-1 2983,88 cm-1 phổ hồng ngoại ĐOBT sau hấp phụ TC quy gán cho vịng benzen phân tử TC Ngồi cịn có xuất vân phổ 1683,86 cm-1 đặc trưng cho nhóm C=O Bên cạnh cịn có xuất vân phổ 1255,66 cm-1 1394,53 cm-1 gán cho liên kết kéo dài nhóm C=O dao động biến dạng O–H [22] Hình 3.47 Thế ζ ĐOBT sau hấp phụ TC Sau hấp phụ TC dạng lưỡng cực mang điện dương pH = 4, ζ ĐOBT tăng từ -12 mV đến 0,121 mV Các kết nghiên cứu đặc trưng hóa lý đá ong biến tính sau hấp phụ TC chứng tỏ hấp phụ TC vật liệu đá ong biến tính lực hút tương tác tĩnh điện chủ yếu Bên cạnh đó, lực tương tác không tĩnh điện lực tương tác bên lực tương tác kỵ nước có ảnh hưởng đến hấp phụ TC vật liệu 77 3.8 Xử lý mẫu nƣớc thải Các kết xử lý TC mẫu nước nuôi cá vật liệu ĐOBT thu hình 3.48 Hình 3.48 Khảo sát xử lý kháng sinh nước nuôi cá sử dụng vật liệu ĐOBT Kết hình 3.48 cho thấy nồng độ TC mẫu giảm rõ rệt, không phát thấy kháng sinh TC dung dịch (thấp giới hạn phát hiện) Hiệu suất xử lý mẫu thực đạt khoảng 94%, mẫu thực thêm mg/L TC chuẩn đạt 81% mẫu thực thêm 10 mg/L TC chuẩn đạt 78% Các kết thu được, phương pháp hấp phụ sử dụng vật liệu có nguồn gốc tự nhiên, thân thiện với mơi trường đá ong có hiệu để xử lý mẫu nước nuôi trồng thủy hải sản, mở rộng mẫu nước thải chăn ni có nồng độ kháng sinh tetracycline cao Nghiên cứu đặt sở để mở rộng hướng xử lý kháng sinh họ tetracycline số kháng sinh mang điện dương nguồn nước 78 KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu, thực đề tài Nghiên cứu chế hấp phụ polyme mang điện âm đá ong tự nhiên ứng dụng để xử lý kháng sinh, thu kết sau: Đã xác định điều kiện tối ưu cho trình hấp phụ PSS đá ong tự nhiên (pH 4; nồng độ NaCl 50 mM; tỉ lệ khối lượng vật liệu/ thể tích dung dịch PSS mg/mL; thời gian 150 phút) Thông qua kết nghiên cứu đặc trưng hóa lý vật liệu phương pháp SEM, phương pháp BET, phương pháp FT-IR, phương pháp đo điện zeta mơ hình hai bước hấp phụ bước đầu chứng minh chế hấp phụ PSS đá ong tự nhiên bao gồm tương tác tĩnh điện tương tác không tĩnh điện Đã khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ tetracycline vật liệu (pH đá ong biến tính, pH đá ong tự nhiên; nồng độ NaCl 10 mM; tỉ lệ khối lượng vật liệu/ thể tích dung dịch tetracycline mg/mL đá ong biến tính, mg/mL đá ong tự nhiên; thời gian 180 phút, dung lượng hấp phụ TC giảm nhiệt độ tăng) Sự hấp phụ tetracycline vật liệu tn theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Dung lượng hấp phụ cực đại đá ong tự nhiên 2,76 mg/g; đá ong biến tính đạt 4,65 mg/g Các giá trị mơ hình Freundlich nhỏ 0,5 n chứng tỏ hấp phụ TC đá ong biến tính PSS xảy thuận lợi, dễ dàng Đã khảo sát ảnh hưởng ion kim loại Al3+, Cu2+, Zn2+ đến khả hấp phụ tetracycline vật liệu Đã khảo sát tương tác TC PSS Kết cho thấy, nồng độ TC tăng tương tác TC PSS giảm ngược lại Quá trình hấp phụ tetracycline đá ong biến tính tn theo phương trình động học bậc Đã khảo sát khả tái sử dụng vật liệu Kết cho thấy sau lần tái sử dụng, hiệu suất hấp phụ TC đạt 66% (đối với chất rửa giải NaOH) 79 Đã bước đầu thăm dò xử lý môi trường Kết cho thấy vật liệu đá ong biến bính PSS xử lý tetracycline có mẫu nước ni cá với nồng độ ban đầu 1,96 mg/L đạt hiệu suất khoảng 94% 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO I TIẾNG VIỆT: Dương Thị Tú Anh (2014), Giáo trình phương pháp phân tích công cụ, Nxb Giáo dục Bộ Y tế (1998), Hóa dược, Tập tập 2, NXB Y học, Hà Nội Bộ Y tế (2002), Dược điển Việt Nam, xuất lần thứ ba, ed, Nhà xuất Y học, Hà Nội Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước nước thải, Nxb Thống Kê Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí tập II, NXB Giáo dục, Hà Nội Hồ Viết Quý (2007), Các phương pháp phân tích cơng cụ hóa học đại, NXB Đại học Sư phạm Hà Nội Ngô Thị Mai Việt, Nguyễn Thị Hoa (2017), “Tách loại Pb(II), Zn(II), Cu(II) nước thải xưởng tuyển khoáng huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn đá ong biến tính”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, T - 22, số 3, trang 132-136 Ngô Thị Mai Việt, Honglatda Taochanhxay, Nguyễn Thị Hằng (2018), “Hấp phụ amoni, Mn(II) đá ong biến tính chất hoạt động bề mặt”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, T - 23, số 2, trang 93-101 II TIẾNG ANH Ahmed A Mohammed et al (2020), “Simultaneous adsorption of tetracycline, amoxicilline, and ciprofloxacin by pistachio shell powder coated with zinc oxide nanoparticles”, Arabian Journal of Chemistry, 13, pp 4629-4643 10 Ahmed MJ (2017), “Adsorption of quinolone, tetracycline, and penicilline antibiotics from aqueous solution using activated carbons”, Environ Toxicol Pharmacol, 50, pp.1-10 11 Amira Yazidi et al (2020), “Adsorption of amoxicilline and tetracycline on activated carbon prepared from durian shell in single and binary systems: Experimental study and modeling analysis”, Chemical Engineering Journal, 379 81 12 Bin Wang et al (2020), “Highly efficient adsorption of three antibiotics from aqueous solutions using glucose-based mesoporous carbon”, Applied Surface Science, 528 13 C Wang, C Feng, Y Gao, X Ma, Q Wu, and Z Wang (2011), “Preparation of a graphene-based magnetic nanocomposite for the removal of an organic dye from aqueous solution”, Chemical Engineering Journal, 173(1), pp 92–97 14 Danyang Yin, Zhengwen Xu, Jing Shi, Lili Shen, Zexiang He (2018), “Adsorption characteristics of ciprofloxacin on the schorl: kinetics, thermodynamics, effect of metal ion and mechanisms”, Journal of Water Reuse and Desalination, (3), pp 350-359 15 Dongle Cheng, Huu Hao Ngo, Wenshan Guo, Soon Woong Chang, Dinh Duc Nguyen, Xinbo Zhang, Sunita Varjani, Yi Liu (2020), “Feasibility study on a new pomelo peel derived biochar for tetracycline antibiotics removal in swine wastewater”, Science of the Total Environment, 720 16 Faezeh Saremi et al (2020), “Adsorption of tetracycline antibiotic from aqueous solutions onto vitamin B6-upgraded biochar derived from date palm leaves”, Journal of Molecular Liquids, 318 17 He X et al (2017), “Vermicompost as a natural adsorbent: evaluation of simultaneous metals (Pb, Cd) and tetracycline adsorption by sewage sludgederived vermicompost”, Environmental science and pollution research international, 24, pp 8375-8384 18 K.S.D Premarathna, Anushka Upamali Rajapaksha, Nadeesh Adassoriya, Binoy Sarkar, Narayana M.S Sirimuthu, Asitha Cooray, Yong Sik Ok, Meththika Vithanage (2019), “Clay-biochar composites for sorptive removal of tetracycline antibiotic in aqueous media”, Journal of Environmental Management, 238, pp 315-322 19 Manuel Conde-Cid et al (2020), “Competitive adsorption and desorption of three tetracycline antibiotics on bio-sorbent Environmental Research, 190 82 materials in binary systems”, 20 Mehdi Ahmadi et al (2017), “Enhanced photocatalytic degradation of tetracycline and real pharmaceutical wastewater using MWCNT/TiO2 nanocomposite”, Journal of Environmental Management, 186 21 Mehtap Ersan et al (2015), “Synthesis of hydroxyapatite/clay and hydroxyapatite/pumice composites for tetracycline removal from aqueous solutions”, Process Safety and Environmental Protection, 96, pp 22-32 22 Mi Wu et al (2019), “Competitive adsorption of antibiotic tetracycline and ciprofloxacin on montmorillonite”, Applied Clay Science, 180 23 Ngoc Trung Nguyen, Thi Huong Dao, Thanh Tu Truong, Thi Minh Thu Nguyen, Tien Duc Pham (2020), “Adsorption characteristic of ciprofloxacin antibiotic onto synthesized alpha alumina nanoparticles with surface modification by polyanion”, Journal of Molecular Liquids, 309 24 Özge Hanay & Hande Türk, “Comprehensive evaluation of adsorption and degradation of tetracycline and oxytetracycline by nanoscale zero-valent iron”, Desalination and water treatment, 53(7), pp 1-9 25 Peng Liao et al (2013), “Adsorption of tetracycline and chloramphenicol in aqueous solutions by bamboo charcoal: A batch and fixed-bed column study”, Chemical Engineering Journal, 228, pp 496-505 26 Raghubeer S Bangari, Niraj Sinha (2019), “Adsorption of tetracycline, ofloxacin and cephalexin antibiotics on boron nitride nanosheets from aqueous solution”, Journal of Molecular Liquids, 293 27 Thi Thuy Tran, Van Anh Le, Phuong Trang Truong, Tien Duc Pham(2017), “Adsorption of oxytetracycline onto surfactant modified alumina: Characteristics, mechanisms and application in environmental concern”, The 6th Asian Symposium on Advanced Materials: Chemistry, Physics and Biomedicine of Functional and Novel Materials - Proceedings, pp 591-596 28 Tien Duc Pham, Thi Uyen Do, Thu Thao Pham, Thi Anh Huong Nguyen, Thi Kim Thuong Nguyen, Ngoc Duy Vu, Thanh Son Le, Cuong Manh Vu, Motoyoshi Kobayashi, “Adsorption of Poly(styrenesulfonate) onto Different Sized Alumina 83 Particles: Characteristics and Mechanisms”, Colloid and Polymer Science, 297, pp 13-22 29 Tien Duc Pham, et al (2018), “Adsorption of Polyelectrolyte onto nanosilica synthesized from rice husk: Characteristics, Mechanisms, and Application for Antibiotic Removal”, Polymers, 10, 220, 1-17 30 Tien Duc Pham et al (2020), “Adsorption characteristics of beta-lactam cefixime onto nanosilica fabricated from rice HUSK with surface modification by polyelectrolyte”, Journal of Molecular Liquids, 298 31 Tran Thi Thuy, Le Van Anh, Pham Tien Duc (2017), “Adsorptive removal of oxytetracycline antibiotic from aqueous solution using surfactant modified alumina”, Vietnam Journal of Chemistry, 55(2e), 172-176 32 Vala AK Khurana C, Andhariya N, Pandey OP, Chudasama B (2014), “Antibacterial activities of silver nanoparticles and antibiotic-adsorbed silver nanoparticles against biorecycling microbes”, Environmental Science: Processes and Impacts, 16(9), pp 2191-8 33 Van Son Tran, Huu Hao Ngo, Wenshan Guo, Cuong Ton-That, Jianxin Li, Jixiang Li, Yi Liu (2017), “Removal of antibiotics (sulfamethazine, tetracycline and chloramphenicol) from aqueous solution by raw and nitrogen plasma modified steel shavings”, Science of The Total Environment, 601–602, pp 845-856 34 Vania Bundjaja et al (2020), “Aqueous sorption of tetracycline using rarasaponinmodified nanocrystalline cellulose”, Journal of Molecular Liquids, 301 35 Wan-Ru Chen, Ching-Hua Huang (2010), “Adsorption and transformation of tetracycline antibiotics with aluminum oxide”, Chemosphere, 79, pp 779-785 36 W.A Khanday, B.H Hameed (2018), “Zeolite-hydroxyapatite-activated oil palm ash composite for antibiotic tetracycline adsorption”, Fuel, 215, pp 499-505 37 W.Baeyens S.Croubels, C.Van Peteghen (1995), “Post-column zirconium chelation and fluorescence detection for the liquid chromatographic determination of tetracycline”, Analytical Chimica Acta, 303, pp 11-16 84 38 Xian Wu, Qingdong Qin, Liwei Chen, Zhongshuai Jianga and Yan Xu, “Simultaneous removal of tetracycline and Cu(II) by adsorption and coadsorption using oxidized activated carbon”, Royal Society of Chemistry 8, pp 1744-1752 39 Yanping Zhao, Jinju Geng, Xiaorong Wang, Xueyuan Gu , Shixiang Gao (2011), “Adsorption of tetracycline onto goethite in the presence of metal cations and humic substances”, Journal of Colloid and Interface Science, 361, pp 247-251 40 Yuan Gao, Yan Li, Liang Zhang, Hui Huang, Junjie Hu, Syed Mazhar Shah, Xingguang Su (2012), “Adsorption and removal of tetracycline antibiotics from aqueous solution by graphene oxide”, Journal of Colloid and Interface Science, 368, pp 540-546 41 Yue-Xian Song, Su Chen, Nan You, Hong-Tao Fan, Li-Na Sun (2020), “Nanocomposites of zero-valent Iron Activated carbon derived from corn stalk for adsorptive removal of tetracycline antibiotics”, Chemosphere, 255 42 Zhiwei Chen, Cheng Huang, Tengfei Zhou, Juncheng Hu (2020), “Strike a balance between adsorption and catalysis capabilities in Bi2Se3-xOx composites for high-efficiency antibiotics remediation”, Chemical Engineering Journal, 382 85 ... kháng sinh đá ong biến tính polime chưa đề cập Trên sở chúng tơi chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu chế hấp phụ polyme mang điện âm đá ong tự nhiên ứng dụng để xử lý kháng sinh? ?? Trong đề tài nghiên cứu nội... PHẠM THỊ HỒNG NGUYỆT NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ HẤP PHỤ POLYME MANG ĐIỆN ÂM TRÊN ĐÁ ONG TỰ NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ KHÁNG SINH Ngành: Hóa Phân Tích Mã ngành: 8.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC Ngƣời... sau: Nghiên cứu chế hấp phụ polyme mang điện âm (polystyrene sulfonate) đá ong tự nhiên Cụ thể: - Nghiên cứu điều kiện tối ưu để biến tính đá ong tự nhiên cách hấp phụ polystyrene sulfonate - Nghiên