Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ tổ hợp chitosanthan hoạt tính và ứng dụng xử lý ion cu2+, ni2+ trong nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ THỊ KIM BÍCH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỔ HỢP CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ ION Cu2+, Ni2+ TRONG NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng – Năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ THỊ KIM BÍCH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỔ HỢP CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ ION Cu2+, Ni2+ TRONG NƯỚC Chuyên ngành: Hoá hữu Mã số: 60 44 01 14 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ TỰ HẢI Đà Nẵng - Năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn LÊ THỊ KIM BÍCH MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUỒN PHẾ LIỆU TÔM 1.2 TỔNG QUAN VỀ CHITIN VÀ CHITOSAN 1.2.1 Lược sử nghiên cứu chitin-chitosan 1.2.2 Sự tồn chitin 1.2.3 Đặc điểm cấu tạo tính chất chitin chitosan 1.2.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất chitin chitosan nước giới 11 1.3 GIỚI THIỆU VỀ THAN HOẠT TÍNH 14 1.3.1 Than hoạt tính 14 1.3.2 Ứng dụng 15 1.4 CƠ CHẾ HẤP PHỤ KIM LOẠI NẶNG CỦA CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH 16 1.5 KIM LOẠI NẶNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG 18 1.5.1 Khái quát chung 18 1.5.2 Tác dụng sinh hóa kim loại nặng đến sức khỏe người môi trường 19 1.5.3 Giới thiệu niken đồng 20 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 NGUYÊN LIỆU, HOÁ CHẤT VÀ DỤNG CỤ 22 2.1.1 Nguyên liệu 22 2.1.2 Hóa chất 22 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.2.1 Xác định quy trình tách chitin điều chế chitosan 23 2.2.2 Xác định số tiêu hóa lý chitin/chitosan 27 2.2.3 Phân tích định tính chitin/ chitosan dựa phổ hồng ngoại 29 2.2.4 Nghiên cứu chế tạo VLHP chitosan/than hoạt tính 31 2.2.5 Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni2+, Cu2+ VLHP chitosan/than hoạt tính 34 2.2.6 Giải hấp phụ tái hấp phụ 38 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 TÁCH CHITIN TỪ VỎ TÔM 40 3.1.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới trình loại protein 40 3.1.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình loại khoáng 42 3.1.3 Xác định hàm lượng chitin vỏ tôm 43 3.2 DEAXETYL HOÁ CHUYỂN CHITIN THÀNH CHITOSAN 44 3.2.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình điều chế chitosan 44 3.2.2 Xác định hiệu suất trình điều chế chitosan từ chitin 47 3.2.3 Xác định số tiêu chitosan 49 3.2.4 Phân tích định tính chitosan dựa phổ hồng ngoại 50 3.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VLHP CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH 52 3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch CH3COOH đến trình điều chế vật liệu hấp phụ chitosan/than hoạt tính 52 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng chitosan/thể tích dung dịch CH3COOH 53 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm 54 3.3.4 Hiệu suất q trình chế tạo VLHP chitosan/than hoạt tính 55 3.3.5 Phổ hồng ngoại VLHP chitosan/than hoạt tính 56 3.3.6 Ảnh kính hiển vi quét SEM chitosan, than hoạt tính VLHP chitosan/than hoạt tính 56 3.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ BỂ ION KIM LOẠI Ni2+, Cu2+ CỦA VLHP CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH 57 3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 57 3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn/ lỏng đến trình hấp phụ 60 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đạt cân hấp phụ 62 3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ , Cu2+ ban đầu đến khả hấp phụ 64 3.5 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỘT ION Ni2+, Cu2+ CỦA CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH 68 3.5.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 68 3.5.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ chảy đến khả hấp phụ 70 3.5.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn/ lỏng đến khả hấp phụ 72 3.5.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ ban đầu đến khả hấp phụ 74 3.6 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIẢI HẤP PHỤ VÀ TÁI HẤP PHỤ CỦA VLHP CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI ION Ni2+ 78 3.6.1.Giải hấp phụ 78 3.6.2 Tái hấp phụ 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CTS : Chitosan DD : Dung dịch IR : Phổ hồng ngoại SEM : Scanning electron microscope (Ảnh điện tử kính hiển vi qt) TB : Trung bình THT : Than hoạt tính VLHP : Vật liệu hấp phụ DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng Trang 1.1 Hàm lượng chitin có vỏ lồi động vật giáp xác 2.1 Tần số dao động số nhóm chức hữu 30 Ảnh hưởng nồng độ NaOH thời gian ngâm tới trình 40 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 loại protein Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình loại protein 41 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng vỏ tôm/dung dịch NaOH đến 41 trình loại protein Ảnh hưởng nồng độ đến q trình loại khống 42 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng vỏ tơm/ thể tích dung dịch 42 HCl đến q trình loại khống 3.6 Ảnh hưởng thời gian xử lí đến q trình loại khống 43 3.7 Kết thể hàm lượng chitin có vỏ tôm 44 Ảnh hưởng thời gian đun đến hiệu suất q trình đeaxetyl 45 3.8 hóa chuyển chitin thành chitosan Ảnh hưởng nhiệt độ đun đến hiệu suất q trình đeaxetyl 3.9 3.10 46 hóa chuyển chitin thành chitosan Ảnh hưởng nồng độ dung dịch NaOH đến hiệu suất q 47 trình đeaxetyl hóa chuyển chitin thành chitosan 3.11 Kết hiệu suất trình điều chế chitosan từ chitin 48 3.12 Độ ẩm chitosan 49 3.13 Hàm lượng tro chitosan 49 3.14 Hàm lượng chất không tan chitosan 50 3.15 Kết phân tích phổ hồng ngoại 51 3.16 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch CH3COOH đến trình điều chế vật liệu hấp phụ chitosan/than hoạt tính Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng chitosan/ thể tích dd 3.17 52 53 CH3COOH đến trình điều chế vật liệu hấp phụ chitosan/ than hoạt tính 3.18 3.19 Ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình điều chế vật liệu 54 hấp phụ chitosan/ than hoạt tính Kết xác định hiệu suất trịnh điều chế VLHP 55 chitosan/than hoạt tính 3.20 Kết ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 58 3.21 Kết ảnh hưởng tỉ lệ rắn/ lỏng đến trình hấp phụ 60 3.22 Kết ảnh hưởng thời gian đạt cân hấp phụ 62 Kết ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+, Cu2+ ban đầu đến 64 3.23 khả hấp phụ 3.24 Kết ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 69 3.25 Kết ảnh hưởng tốc độ chảy đến khả hấp phụ 71 3.26 Kết ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến khả hấp phụ 73 Kết ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ , Cu2+ ban đầu đến 75 3.27 3.28 khả hấp phụ Kết giải hấp phụ ion kim loại Ni2+ từ chitosan/than hoạt tính pH khác Kết khảo sát khả tái hấp phụ ion kim loại Ni2+ lên 3.29 79 chitosan/than hoạt tính qua chu trình hấp phụ - giải hấp phụ 79 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ Trang 1.1 Tôm thẻ chân trắng 1.2 Nguồn cung cấp chitin chủ yếu tự nhiên 1.3 Các dạng cấu trúc chitin 2.1 Vỏ tôm 22 2.2 Quy trình tách chitin 23 2.3 Quy trình điều chế chitosan 26 2.4 Quy trình điều chế VLHP chitosan/than hoạt tính 32 2.5 Cấu tạo kính hiển vi điện tử quét SEM 33 3.1 Chitin tách từ vỏ tôm 44 Ảnh hưởng thời gian đun đến hiệu suất q trình đeaxetyl 45 3.2 3.3 3.4 hóa chuyển chitin thành chitosan Ảnh hưởng nhiệt độ đun đến hiệu suất q trình đeaxetyl 46 hóa chuyển chitin thành chitosan Ảnh hưởng nồng độ dung dịch NaOH đến hiệu suất q 47 trình đeaxetyl hóa chuyển chitin thành chitosan 3.5 Chitosan thu từ chitin 48 3.6 Phổ IR chitosan điều chế từ vỏ tôm 51 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch CH3COOH đến trình 52 3.7 3.8 3.9 3.10 điều chế vật liệu hấp phụ chitosan/than hoạt tính Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng chitosan/ thể tích dd 53 Ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình điều chế VLHP 54 chitosan/ than hoạt tính VLHP chitosan/than hoạt tính 55 71 - pH = qua cột VLHP chuẩn bị ion Cu2+ Kết nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ chảy đến khả hấp trình bày bảng 3.25 hình 3.27, hình 3.28 Bảng 3.25 Kết ảnh hưởng tốc độ chảy đến khả hấp phụ Tốc độ STT chảy (ml/phút) Ci (mg/l) Dung dịch Ni2+ Cf H (mg/l) (%) q Dung dịch Cu2+ Cf (mg/g) (mg/l) H q (%) (mg/g) 0,2 25,001 50,00 0,375 15,859 68,28 0,512 0,4 25,024 49,95 0,375 16,016 67,97 0,510 0,6 27,075 45,85 0,344 16,352 67,30 0,505 0,8 28,023 43,95 0,330 19,634 60,73 0,455 1,0 29,376 41,25 0,309 24,642 50,72 0,380 1,2 31,853 36,29 0,272 26,481 47,04 0,353 1,4 33,427 33,15 0,249 28,931 42,14 0,316 50 Hình 3.27 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tốc độ chảy đến hiệu suất hấp phụ 72 Hình 3.28 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tốc độ chảy đến tải trọng hấp phụ Nhận xét: Từ kết khảo sát cho thấy: Tốc độ chảy ảnh hưởng lớn đến khả hấp phụ Nhìn chung, tốc độ chảy tăng dần tải trọng hấp phụ hiệu suất hấp phụ giảm dần Nguyên nhân tốc độ chảy nhanh khả tiếp xúc chất hấp phụ ion kim loại giảm, lượng chất bị hấp phụ giữ lại bề mặt VLHP giảm, hiệu suất tải trọng hấp phụ giảm ion Ni2+, trình hấp phụ đạt cân tốc độ dòng chảy 0,4 ml/phút với hiệu suất hấp phụ đạt 49,95% Đối với ion Cu2+ qúa trình hấp phụ đạt cân tốc độ dòng chảy 0.6ml/phút với hiệu suất hấp phụ đạt 67.3% Như vậy, chọn tốc độ chảy tương ứng với ion cho thí nghiệm 3.5.3 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn/ lỏng đến khả hấp phụ Điều kiện tiến hành: - Nhiệt độ phòng - Nồng độ dung dịch Ni2+ , Cu2+ 50 (mg/l) - Tỉ lệ rắn/ lỏng thay đổi từ 20/300 ÷ 50/300 (w/v) (tương đương với giá trị 20 ÷ 50 gam VLHP 300 ml dung dịch Ni2+, Cu2+) - Tốc độ chảy 0,4 ml/phút ion Ni2+ ; 0,6ml/ phút ion Cu2+ 73 - pH = qua cột chitosan/than hoạt tính (đối với ion Ni2+) pH = qua cột chitosan/than hoạt tính (đối với ion Cu2+)đã chuẩn bị Kết nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến khả hấp phụ trình bày bảng 3.26 hình 3.29, hình 3.30 Bảng 3.26 Kết ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến khả hấp phụ Dung dịch Ni2+ Dung dịch Cu2+ ST m Ci T VLH (mg/l Cf H q Cf H q P (g) ) (mg/l) (%) (mg/g) (mg/l) (%) (mg/g) 20 25,024 49,95 0,375 16,352 67,296 0,505 25 24,421 51,16 0,307 15,011 69,978 0,420 30 20,349 59,30 0,297 11,431 77,138 0,386 35 15,315 69,37 0,297 11,256 77,488 0,332 40 15,243 69,51 0,261 10,461 79,078 0,297 45 14,553 70,89 0,236 9,553 80,894 0,270 50 14,469 71,06 0,213 9,012 81,976 0,246 50 Hình 3.29 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến hiệu suất hấp phụ 74 Hình 3.30 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến tải trọng hấp phụ Nhận xét: Nhìn vào đồ thị hình 3.29 3.30, chúng tơi thấy q trình hấp phụ đạt cân tỉ lệ rắn/ lỏng 35/100 (w/v) ion Ni2+; 30/100(w/v) ion Cu2+ nên chọn tỉ lệ rắn/ lỏng ion cho trình nghiên cứu Nguyên nhân hiệu suất hấp phụ tăng dần có nhiều phân tử VLHP thể tích nên bề mặt tiếp xúc VLHP với ion Ni2+, Cu2+ tăng lên, khả ion kim loại vào mao quản VLHP tăng lên Đến cân hấp phụ thiết lập, tổng diện tích bề mặt tiếp xúc chúng không đổi nên hiệu suất hấp phụ thay đổi không đáng kể Còn tải trọng hấp phụ giảm dần khối lượng VLHP tăng lên mà lượng chất bị hấp phụ không tăng nhiều tăng VLHP 3.5.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ ban đầu đến khả hấp phụ Điều kiện tiến hành: - Nhiệt độ phòng 75 - Nồng độ dung dịch Ni2+ thay đổi từ 20 ÷ 180 (mg/l) - Tỉ lệ rắn/ lỏng 35/300 (w/v) ion Ni2+; 30/300(w/v) ion Cu2+ - Tốc độ chảy 0,4 ml/phút ion Ni2+, 0,6 ml/phút ion Cu2+ - pH = qua cột chitosan/than hoạt tính ion Ni2+, pH = qua cột chitosan/than hoạt tính ion Cu2+ chuẩn bị Kết nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ ban đầu đến khả hấp phụ trình bày bảng 3.27, hình 3.31 hình 3.32 Bảng 3.27 Kết ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ , Cu2+ ban đầu đến khả hấp phụ S Dung dịch Ni2+ Ci T (mg Cf H (%) q Dung dịch Cu2+ Cf /q Cf H (mg/l) (%) q Cf /q T /l) (mg/l) 20 5,321 73,40 0,126 42,291 3,812 80,94 0,162 23,548 50 15,315 69,37 0,297 51,514 11,431 77,14 0,386 29,638 80 31,342 60,82 0,417 75,148 32,835 58,96 0,472 69,617 100 40,243 59,76 0,512 78,568 42,983 57,02 0,570 75,386 120 53,074 55,77 0,574 92,520 51,636 56,97 0,684 75,531 150 71,743 52,17 0,671 106,956 79,542 46,97 0,705 112,893 180 108,462 39,74 0,613 176,884 109,412 39,22 0,706 155,001 76 Nồng độ ion ban đầu (mg/l) Hình 3.31 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+, Cu2+ ban đầu đến hiệu suất hấp phụ Nồng độ ion ban đầu Hình 3.32 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ ion Ni2+ Cu2+ban đầu đến tải trọng hấp phụ Nhận xét: Nhìn vào bảng 3.27, đồ thị hình 3.31 hình 3.32, thấy nồng độ Ni2+ tăng lên tải trọng hấp phụ tăng lên cách gần tuyến tính hiệu suất hấp phụ giảm Nguyên nhân tăng nồng độ Ni2+, Cu2+ thể tích lượng ion kim loại tăng lên tải trọng hấp phụ tăng lên Hiệu suất hấp phụ giảm lượng ion kim loại hấp phụ khối lượng VLHP đạt cân phần nhỏ chưa hấp phụ chảy khỏi cột hấp phụ 77 Ø Xác định tải trọng hấp phụ cực đại Từ số liệu thu khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion kim loại ban đầu đến khả hấp phụ ion Ni2+, Cu2+ lên chitosan/ than hoạt tính ta tính tốn giá trị q, Cf, Cf/q để xây dựng phương trình đẳng nhiệt Langmuir Từ xác định tải trọng hấp phụ cực đại Kết trình bày hình 3.33 hình 3.34: Hình 3.33 Dạng tuyến tính phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ion Ni2+ Hình 3.34 Dạng tuyến tính phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ion Cu2+ 78 Nhận xét: Nhìn vào đồ thị hình 3.33 3.34 cho thấy đại lượng hấp phụ (Cf/q) tăng dần theo chiều tăng nồng độ ion kim loại Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mơ tả xác hấp phụ Ni2+, Cu2+ lên chitosan/ than hoạt tính Điều thể qua hệ số tương quan R2 = 0,987 phương trình hồi quy Cf/q = 1,2786x + 31,23 Từ phương trình ta xác định tải trọng hấp phụ cực đại chitosan/ than hoạt tính: - Đối với ion Ni2+ qmax = 0,782 (mg/g) Ái lực hấp phụ b = = 0,0409 0,782 x 31,23 - Đối với ion Cu2+ qmax = 0,782 (mg/g) Ái lực hấp phụ b = = 0,0618 0,8222 x 19,69 3.6 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIẢI HẤP PHỤ VÀ TÁI HẤP PHỤ CỦA VLHP CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI ION Ni2+ 3.6.1.Giải hấp phụ Điều kiện tiến hành: Cho gam chitosan/than hoạt tính hấp phụ ion Ni2+ điều kiện tối ưu cho vào bình tam giác có chứa sẵn 200 ml dung dịch axit HCl 0,1 N dung dịch đệm (có pH = 3, pH = 5) Hỗn hợp khuấy máy khuấy từ, nhiệt độ phòng lọc Kết nghiên cứu giải hấp phụ ion Ni2+ khỏi chitosan/than hoạt tính pH khác trình bày bảng 3.28 79 Bảng 3.28 Kết giải hấp phụ ion kim loại Ni2+ từ chitosan/than hoạt tính pH khác STT pH 1 3 Ci - Cf (mg/l) 42,997 Cgh (mg/l) Hiệu suất(%) 32,462 75,50 23,538 54,74 15,642 36,38 Từ bảng 3.28 cho thấy, khả giải hấp phụ ion Ni2+ khỏi chitosan/than hoạt tính tương đối dễ dàng khả tăng dần theo chiều giảm pH Điều giải thích sau: phức tạo thành ion kim loại chitosan/than hoạt tính bền mơi trường pH cao pH thấp Như vậy: Có thể chọn pH = cho trình giải hấp phụ 3.6.2 Tái hấp phụ Điều kiện tiến hành: Tiến hành tái hấp phụ ion kim loại chitosan/than hoạt tính q trình hấp phụ với điều kiện tối ưu tìm t = giờ, pH = 3, tỉ lệ R/L = 9/100 (w/v), C = 100 (mg/l) Các kết nghiên cứu tái hấp phụ ion kim loại nhiều lần (chu trình hấp phụ - giải hấp phụ thực lần) thể bảng 3.29 Bảng 3.29 Kết khảo sát khả tái hấp phụ ion kim loại Ni2+ lên chitosan/than hoạt tính qua chu trình hấp phụ - giải hấp phụ Cf (mg/l) Hiệu suất (%) q (mg/g) Ban đầu 57,003 43,00 0,478 Lần 64,854 35,15 0,391 70,212 29,79 0,331 Lần 81,249 18,75 0,208 Lần 87,645 12,36 0,137 STT Lần Ci (mg/l) 100 80 Hình 3.35 Khả tái hấp phụ ion kim loại Ni2+ lên chitosan/than hoạt tính Từ bảng 3.29 hình 3.35 cho thấy sau giải hấp phụ ion kim loại Ni2+ khỏi chitosan/than hoạt tính tiến hành tái hấp phụ ion kim loại Ni2+ khả hấp phụ chitosan/than hoạt tính giảm dần Tải trọng hấp phụ ion Ni2+ chitosan/than hoạt tính sau lần thực chu trình hấp phụ giải hấp phụ giảm 71,34% so với lần hấp phụ 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian nghiên cứu đề tài, đạt số kết luận sau: Điều kiện tốt cho trình tách chitin từ vỏ tơm thẻ: - Q trình loại protein: dung dịch NaOH 5%, tỷ lệ w/v= 1/9, nhiệt độ 800C, thời gian xử lý - Quá trình loại khống: dung dịch HCl 10%, tỷ lệ w/v =1/5, thời gian xử lý - Xác định hàm lượng chitin trung bình vỏ tơm thẻ: 23,36% Điều kiện tốt cho trình deaxetyl hoá chitin thành chitosan ứng với tỷ lệ w/v= 1/10: - Dung dịch NaOH 50%, nhiệt độ đun 900C, thời gian xử lý - Hiệu suất trình deaxetyl hố chitin thành chitosan ứng với điều kiện khảo sát trên: 67,04% - Chitosan điều chế có chất lượng sau: độ ẩm: 10,08%; lượng tro: 0,155%; hàm lượng chất không tan: 5,27 % Điều chế VLHP chitosan/ than hoạt tính với điều kiện tốt nhất: dung dịch CH3COOH 2%, tỷ lệ chitosan/dd CH3COOH 3/100, thời gian ngâm 25 phút thu sản phẩm với hiệu suất điều chế đạt 59,54% Điều kiện tối ưu để hấp phụ ion kim loại lên VLHP chitosan/than hoạt tính: + Đối với q trình hấp phụ bể Cu2+: thời gian 12 giờ; pH 2; tỉ lệ rắn lỏng 11 /100 dung dịch Cu2+ 20mg/l, nồng dộ dung dịch Cu2+ ban đầu 100mg/l Và sử dụng đồng thời điều kiện tải trọng hấp phụ cực đại Cu2+ qmax = 0,641 (mg/g) lực hấp phụ b = 0,042 82 + Đối với trình hấp phụ bể Ni2+: thời gian khuấy giờ; pH tối ưu 3; tỉ lệ rắn lỏng /100ml dung dịch Ni2+ 20mg/l, nồng dộ dung dịch Cu2+ ban đầu 100mg/l Và sử dụng đồng thời điều kiện tải trọng hấp phụ cực đại Ni2+ qmax = 0,692 (mg/g) lực hấp phụ b = 0,0342 + Đối với q trình hấp phụ cột Cu2+: vận tốc dịng tối ưu 0,6ml/phút, pH =2; tỉ lệ rắn lỏng 30 /300ml với nồng độ dung dịch Cu2+ 20mg/l tải trọng hấp phụ cực đại qmax = 0,822 lực hấp phụ b = 0,0618 + Đối với q trình hấp phụ cột Ni2+: vận tốc dịng tối ưu 0,4ml/phút, pH = 4; tỉ lệ rắn lỏng 35/300ml với nồng độ dung dịch Ni2+ 20mg/l tải trọng hấp phụ cực đại qmax = 0,782 lực hấp phụ b =0,041 Xác định VLHP chitosan/than hoạt tính sau tái sinh có khả tái hấp phụ ion kim loại Kiến nghị Do thời gian điều kiện có hạn, đề tài chưa nghiên cứu sâu khả hấp phụ VLHP chitosan/than hoạt tính Vì vậy, chúng tơi đề xuất kiến nghị sau: Tiếp tục nghiên cứu trình hấp phụ ion kim loại nặng khác VLHP chitosan/than hoạt tính để từ đánh giá khả hấp phụ cách hồn thiện tối ưu Nghiên cứu khả hấp phụ VLHP chitosan/than hoạt tính ion kim loại nặng nước thải công nghiệp để đưa vào xử lý nước thải cho nhà máy, góp phần bảo vệ mơi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Trần Thanh Biển (2006), Điều chế chitin/chitosan từ vỏ tôm nghiên cứu ứng dụng xử lý ô nhiễm Cu2+ Cd2+ nước, Khóa luận tốt nghiệp cử nhân sư phạm, Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng [2] Lưu Văn Chính, Ngơ Thị Thuận, Phạm Lê, Phạm Hữu Điển, Châu Văn Minh (2001), “Xác định độ deacetyl hoá chitosan phương pháp 1H-NMR IR”, Tạp chí hố học, 39(1), tr.45 – 48 [3] Phạm Lê Dũng, Nguyễn Thị Đông, Phạm Thị Mai, Lê Thanh Sơn, “Một số đóng góp ứng dụng chitin, chitosan”, Tuyển tập kết NCKH viện Hóa học, tr.114 – 121, 2001 [4] Trần Thái Hoà (2005), “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình deacetyl cắt mạch chitin để điều chế glucosamine”, Tạp chí khoa học Đại học Huế, (27), tr.1-6 [5] Trần Thái Hòa, Nguyễn Thị Ái Nhung (2007), Nghiên cứu điều chế chitin/chitosan tan nước khảo sát khả hấp phụ CdII chitosan, Luận văn thạc sĩ hóa học, Đại học Sư phạm Huế [6] Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, In lần thứ có sữa chửa bổ sung, Nhà xuất đại học Quốc gia Hà Nội [7] Trần Mạnh Lục (2008), Hóa học hệ phân tán keo, Lưu hành nội bộ, Đà Nẵng [8] Trần Thị Luyến (2004), Sản xuất Chitin – Chitosan từ phế liệu chế biến thuỷ sản (vỏ tôm, vỏ ghẹ), Báo cáo tổng kết dự án sản xuất thử nghiệm cấp bộ, trường Đại học Thuỷ sản Nha Trang [9] Hồ Viết Quý (2005), Các phương pháp phân tích cơng cụ hóa học đại, Nhà xuất Đại học Sư phạm Hà Nội [10] Nguyễn Thị Thùy Trang (2001) , Nghiên cứu sử dụng Chitosan chiết tách từ vỏ tôm làm tác nhân hấp phụ số ion kim loại nặng môi trường nước, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Đà Nẵng [11] Nguyễn Bá Trung (2008), Nghiên cứu tách chitin-chitosan từ vỏ tôm, nang mực ứng dụng xử lý ô nhiễm kim loại nặng nước, Báo cáo khoa học, Đại học Đà Nẵng [12] XI Venexki (1970), Những câu chuyện kim loại, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật TIẾNG ANH [13] Mohamed E I Badawy and Entsar I Rabea (2011), A Biopolymer Chitosan and Its Derivatives as Promising Antimicrobial Agents against Plant Pathogens and Their Applications in Crop Protection, Alexandria University and Damanhour University, Egypt [14] E.C Dreyer (2006), Characterization of electrodeposited chitosan films by atomic force microscopy and Raman spectroscopy, Masters of Science, University of Maryland, College Park, USA [15] Pradip Kumar Dutta (2004), “Chitin and chitosan: Chemistry, Properties and applications”, Journal of Scientific & Industrial Research, 63, pp 20-31 [16] M.N.V.R Kumar (2000), “A review of chitin and chitosan applications”, Reactive & Functional Polymers, 46, pp.1-27 [17] S.T Lee, F.L Mi, Y.J Shen, S.S Shyu (2001), “Equilibrium and kinetic studies of copper(II) ion uptake by chitosan-tripolyphosphate chelating resin”, Polymer, 42, pp 1879-1892 WEBSITE [18] http://edu.go.vn/e-tap-chi/tin/9/90/6446/chitosan-tong-quan,-nghien-cuu, -ung-dung.html [19] http://vi.wikipedia.org/wiki/Than_hoat_tinh [20] http://vi.wikipedia.org/wiki/Niken [21] http://vi.wikipedia.org/wiki/Đong [22] http://luanvan.co/luan-van/nghien-cuu-bien-tinh-than-hoat-tinh-lam-vatlieu-hap-phu-xu-ly-amoni-va-kim-loai-nang-trong-nuoc-36484/ [23] http://luanvan.co/luan-van/de-tai-phuong-phap-quang-pho-hap-thunguyen-tu-aas-trong-kiem-nghiem-duoc-pham-45762/ [24] http://vi.wikipedia.org/wiki/Tôm_thẻ_chân_trắng [25] http://text.123doc.org/document/2217665-nghien-cuu-thuy-phanprotein-trong-phe-lieu-dau-tom-bang-enzyme-alcalase-vaprotamex-danh-gia-kha-nang-chong-oxi-hoa-cua-dich-thuyphan.htm ... Chính lý trên, chọn đề tài ? ?Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ tổ hợp chitosan/than hoạt tính ứng dụng xử lý ion Cu2+, Ni2+ nước? ?? Mục đích nghiên cứu - Tách chitin từ vỏ tơm phế liệu điều chế. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ THỊ KIM BÍCH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỔ HỢP CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ ION Cu2+, Ni2+ TRONG NƯỚC Chuyên ngành: Hoá... chitin thu - Chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP) chitosan/than hoạt tính - Ứng dụng VLHP chitosan/than hoạt tính để xử lý ion Cu2+, Ni2+ nước Đối tượng phạm vi nghiên cứu Chitin/chitosan điều chế từ vỏ