Nghiên cứu điều chế vật liệu hấp phụ chitosan – glutaraldehyde với chất tạo khung cu2+ và ứng dụng hấp phụ ion kim loại cd trong dung dịch nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHẠM TƯỜNG VI NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHITOSAN – GLUTARALDEHYDE VỚI CHẤT TẠO KHUNG Cu2+ VÀ ỨNG DỤNG HẤP PHỤ ION KIM LOẠI Cd TRONG DUNG DỊCH NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng - Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHẠM TƯỜNG VI NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHITOSAN – GLUTARALDEHYDE VỚI CHẤT TẠO KHUNG Cu2+ VÀ ỨNG DỤNG HẤP PHỤ ION KIM LOẠI Cd TRONG DUNG DỊCH NƯỚC Chuyên ngành Mã số : Hóa hữu : 60.44.27 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS BÙI XUÂN VỮNG Đà Nẵng - Năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn PHẠM TƯỜNG VI MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI ĐỒNG ( Cu ), CADIMI ( Cd ) 1.1.1 Trạng thái thiên nhiên 1.1.2 Độc tính kim loại Cu, Cd 1.2 TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG 11 1.2.1 Cấu tạo Chitosan 11 1.2.2 Tính chất Chitosan 12 1.2.3 Khả hấp phụ ion kim loại Chitosan 13 1.2.4 Phản ứng liên kết ngang (lưới hóa) Chitosan Glutaraldehyde 14 1.2.5 Ứng dụng 17 1.2.6 Tình hình nghiên cứu nước 18 1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC 20 1.3.1 Phương pháp kết tủa 23 1.3.2 Phương pháp trao đổi ion 26 1.3.3 Phương pháp điện hóa 30 1.3.4 Phương pháp hấp phụ 33 1.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HĨA HỌC 35 1.4.1 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS) 35 1.4.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS ) 37 1.4.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 39 1.4.4 Phương pháp phổ hồng ngoại ( IR ) 41 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 44 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU, HÓA CHẤT, THIẾT BỊ, DỤNG CỤ DÙNG CHO THÍ NGHIỆM NGHIÊN CỨU 44 2.1.1 Dụng cụ 44 2.1.2 Thiết bị 45 2.1.3 Hóa chất 45 2.1.4 Chuẩn bị hóa chất 46 2.2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 47 2.3 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ ION KIM LOẠI Cu2+ CỦA CHITOSAN 48 2.3.1 Lập đường chuẩn dung dịch Cu2+ 48 2.3.2 Khảo sát yếu tố pH đến khả hấp phụ Cu2+ Chitosan 49 2.3.3 Khảo sát yếu tố thời gian khuấy từ đến khả hấp phụ Cu2+ Chitosan 50 2.3.4 Khảo sát yếu tố nồng độ Cu2+ đến khả hấp phụ Chitosan 51 2.4 ĐIỀU CHẾ CHITOSAN – GLUTARALDEHYDE CÓ CHẤT TẠO KHUNG Cu2+ (VLHP) 53 2.4.1 Điều chế khung Chitosan – Cu2+ (CTS - Cu2+) 53 2.4.2 Tạo liên kết ngang CTS – Cu2+ với GLA khảo sát tỉ lệ khối lượng CTS – Cu2+ / GLA 53 2.4.3 Rửa giải chất làm khung Cu2+ khỏi CTS – Cu2+ - GLA 54 2.5 THÍ NGHIỆM KIỂM TRA, SO SÁNH ĐỘ TAN, ĐỘ TRƯƠNG NỞ CỦA VLHP VỚI CHITOSAN VÀ PHÂN TÍCH BỀ MẶT VLHP 54 2.5.1 Độ tan độ trương nở 54 2.5.2 Phân tích cấu trúc, bề mặt VLHP 56 2.6 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DUNG DICH Cd2+ CỦA VLHP 56 2.6.1 Khảo sát pH ảnh hưởng đến khả hấp phụ VLHP 56 2.6.2 Khảo sát thời gian khuấy từ ảnh hưởng đến khả hấp phụ VLHP 57 2.6.3 Khảo sát nồng độ Cd2+ ảnh hưởng đến khả hấp phụ VLHP 57 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 59 3.1 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DUNG DỊCH Cu2+ CỦA CHITOSAN 59 3.1.1 Ảnh hưởng pH 59 3.1.2 Ảnh hưởng thời gian khuấy 60 3.1.3 Xác định dung lượng hấp phụ cực đại ion Cu2+ Chitosan 62 3.2 KIỂM TRA ĐỘ TAN, ĐỘ TRƯƠNG NỞ CỦA CHITOSAN VÀ VLHP 64 3.2.1 Độ tan 64 3.2.2 Độ trương nở 66 3.3 KẾT QUẢ CHỤP SEM VÀ PHỔ IR CỦA VLHP 67 3.3.1 Phổ hồng ngoại FI-IR Chitosan VLHP 67 3.3.2 Chụp hiển vi điện tử SEM VLHP 70 3.4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Cd2+ TRONG DUNG DỊCH NƯỚC CỦA VLHP 72 3.4.1 Ảnh hưởng pH 72 3.4.2 Ảnh hưởng thời gian khuấy 74 3.4.3 Xác định dung lượng hấp phụ cực đại ion Cd2+ VLHP 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAS : Atomic Absorption Spectrophotometric CTS : Chitosan GLA : Glutaraldehyde IR : Infrared Spectroscopy SEM : Scanning Electron Microscope TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam UV- VIS : VLHP : Vật liệu hấp phụ WHO : World Health Organization Utralviolet visible DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng 1.1 Tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượng Cu, Cd cho phép Trang khí thải cơng nghiệp 1.2 Tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượng Cu, Cd cho phép chất lượng nước uống 1.3 Tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượng Cu, Cd cho phép chất lượng nước cấp cho sinh hoạt 1.4 Tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượng Cu, Cd cho phép 10 nước mặt 1.5 Tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượng Cu, Cd cho phép 10 nước ngầm 1.6 Tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượng Cu, Cd cho phép 10 nước thải công nghiệp 1.7 pH điểm bắt đầu kết tủa kim loại 25 2.1 Lập đường chuẩn dung dịch Cu2+ 48 2.2 Mật độ quang dung dịch Cu2+ 48 2.3 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Cu2+ Chitosan 50 2.4 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến khả hấp phụ Cu2+ 51 CTS 2.5 Ảnh hưởng nồng độ Cu2+ đến khả hấp phụ Cu2+ 51 Chitosan 2.6 Khảo sát tỉ lệ khối lượng CTS – Cu2+ / GLA 54 2.7 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ Cd 2+ 57 2.8 Ảnh hưởng thời gian khuấy từ đến trình hấp phụ Cd2+ 57 2.9 Ảnh hưởng nồng độ Cd2+ đến trình hấp phụ 58 3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 59 Cu2+ Chitosan 3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy từ đến 61 khả hấp phụ Cu2+ Chitosan 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dịch Cu2+ 62 đến khả hấp phụ Cu2+ Chitosan 3.4 Kết thực nghiệm xác định dung lượng hấp phụ cực đại 63 3.5 Khối lượng Chitosan VLHP sau ngâm 65 3.6 Độ tan Chitosan VLHP 65 3.7 Khối lượng Chitosan VLHP sau ngâm 66 3.8 Độ trương (%) Chitosan VLHP 66 3.9 Một vài đỉnh hấp thụ đặc trưng Chitosan VLHP 70 3.10 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ 73 Cd2+ VLHP 3.11 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy từ đến 74 khả hấp phụ Cd2+ VLHP 3.12 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dung dịch 76 Cd2+ đến khả hấp phụ Cd2+ VLHP 3.13 Kết thực nghiệm xác định dung lượng hấp phụ cực đại 77 ... ion kim loại tốt Đó yêu cầu cần thiết lý chọn đề tài “ Nghiên cứu điều chế vật liệu hấp phụ Chitosan – Glutaraldehyde với chất tạo khung Cu2+ ứng dụng hấp phụ ion kim loại Cd 2+ dung dịch nước. .. tiêu nghiên cứu Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hấp phụ Chitosan – Glutaraldehyde với chất tạo khung Cu2+ Khảo sát khả hấp phụ VLHP ion kim loại Cd2 + Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu vật liệu. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHẠM TƯỜNG VI NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHITOSAN – GLUTARALDEHYDE VỚI CHẤT TẠO KHUNG Cu2+ VÀ ỨNG DỤNG HẤP PHỤ ION KIM LOẠI Cd TRONG DUNG DỊCH NƯỚC Chuyên ngành