Phương trình đường chuẩn COD như sau: A = 0,0003COD + 0,0411 Suy ra: COD = (A – 0,0411)/0,0003
Trong đó: A là độ hấp thụ quang của mẫu đo được ở λ=605nm COD là giá trị COD của mẫu (mgO2/L)
2.3.3. Kết quả xác định COD của dung dịch gốc các mẫu thuốc kháng sinh
2.3.3.1. Kết quả COD tính tốn theo lý thuyết.
COD (Chemical Oxygen Demand – nhu cầu oxi hóa học) là lượng oxi cần thiết ( tương đương với chất oxi hóa hóa học) cho q trình oxi hóa các chất hữu cơ trong nước thành các chất vơ cơ đơn giản như CO2, H2O. Nói cách khác, COD tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxi hóa và được xác định bằng việc sử dụng chất
oxi hóa mạnh (như K2Cr2O7) trong mơi trường axit. Vì vậy về mặt lý thuyết có thể tính tốn giá trị COD của các mẫu thuốc kháng sinh bằng cách tính lượng oxi cần thiết để oxi hóa hồn tồn các chất hữu cơ thành các chất vô cơ đơn giản như sau :
Rivanol : C18H21N3O4 + 77/4O2 → 18CO2 + 21/2H2O + 3/2N2 343,37g----->616g
1mg ----- >1,79mg
Nofloxacin : C16H18FN3O3 + 19CO2 → 16CO2 + 9H2O + 1/2F2 + 3/2N2 319,3g ------ > 608g
1mg ------ > 1,9mg
Amoxicillin : C16H19N3O5S + 77/4O2 → 16CO2 + 19/2H2O + SO2 + 3/2N2 365,4g ----- > 616mg
1mg ------ > 1,69mg
Tính tốn theo phương trình hóa học ở trên ta thấy: để oxi hóa hồn toàn 1mg rivanol, norfloxacin, amoxicillin bằng oxi cần tương ứng: 1,79; 1,9; 1,69mg O2. Như vậy kết quả COD lý thuyết ứng với dung dịch chất có nồng độ 1mg/l của các chất như sau:
Tên chất COD lý thuyết (ứng với dd 1mg/l)
Rivanol 1,79
Norfloxacin 1,9
Amoxicillin 1,69
2.3.3.2. Kết quả COD tính toán từ thực nghiệm.
Chuẩn bị các dung dịch rivanol, norfloxacin, amoxicillin có nồng độ 20ppm từ các dung dịch gốc. Lấy 2,5ml dung dịch rivanol, norfloxacin, amoxicillin 20ppm vào ống phá mẫu COD, thêm vào đó 1,5ml hỗn hợp phản ứng và 3,5ml thuốc thử axit. Phá mẫu ở 1500C trong vịng 2h, sau đó để nguội đến nhiệt độ phòng, đo mật độ quang ở 605nm. Dựa vào phương trình đường chuẩn COD (như phần 2.3.2.) và kết quả đo quang, xác định được COD thực nghiệm của các mẫu thuốc như sau:
Tên chất COD(dd 20 ppm) COD (dd 1ppm)
Rivanol 30 1,5
Norfloxacin 43 2.15
Amoxicillin 36 1,8
Như vậy kết quả COD thu được từ thực nghiệm tương đối gần với kết quả tính tốn theo lý thuyết.
2.4. Phƣơng pháp biến tính than
2.4.1. Biến tính than bằng cách tẩm dung dịch đithizon 1%
Cân 10g than hoạt tính kích thước 0,5-1,18mm cho vào bình nón 250ml, thêm vào đó 20ml dung dịch đithizon 1%, lắc trên máy lắc 5h. Sau đó lọc bằng giấy lọc băng xanh, rửa sạch vật liệu bằng dung mơi CHCl3, sấy khơ.
2.4.2. Oxi hóa bề mặt than hoạt tính bằng HNO3
Cân khoảng 50g than hoạt tính loại có kích thước từ 0,5mm đến 1,18mm, cho thêm 50ml HNO3 đặc đun cách thủy. Cho thêm 25ml HNO3 đặc/lần/1h, đun cách thủy trong thời gian 4h. Than sau thời gian biến tính rửa sạch bằng nước cất đến pH không đổi (thử bằng giấy chỉ thị pH), ngâm với NaOH 0,1M trong 24h để trung hoà bề mặt, sau đó sấy trong tủ sấy hút chân khơng đến khối lượng không đổi.
Chƣơng 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Khảo sát khả năng hấp phụ rivanol trong dung dịch nƣớc bằng vật liệu aluminosilicat
3.1.1. Khảo sát khả năng hấp phụ rivanol trên các vật liệu aluminosilicat
Để đánh giá khả năng xử lý chất thải dược phẩm trên các vật liệu aluminosilicat, chúng tôi tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ rivanol trên vật liệu alunimosilicat xốp tổng hợp từ thủy tinh lỏng và Al2(SO4)3.18H2O của đề tài QG-09-10, và zeolit-một loại aluminosilicat điển hình tổng hợp được tại phịng Vật liệu – Viện Hóa học Việt Nam. Qui trình thực nghiệm như sau: Cho 50ml dung dịch rivanol nồng độ 50mg/l vào 2 bình nón cỡ 250ml. Cân chính xác 0,5g aluminosilicat xốp, 0,5g zeolit cho vào 2 bình nón đó và lắc các mẫu trên máy lắc trong thời gian 2h, sau khi lắc xong lọc các mẫu khảo sát bằng giấy lọc băng xanh. Lấy 2,5ml dung dịch sau khi hấp phụ xác định lại giá trị COD. Từ giá trị COD xác định được nồng độ rivanol còn lại (Ct). Các kết quả thu được như ở bảng sau:
Bảng 3.1. Kết quả đánh giá sơ bộ khả năng hấp phụ rivanol trên các loại vật liệu aluminosilicat trong dung dịch có C0=50mg/l
Vật liệu C0(mg/l) COD Ct(mg/l) Q(mg/g)=(C0-Ct)/10
aluminosilicat xốp 50 46,33 30,89 1,91
zeolit 50 13 8,67 4,133
Kết quả thu được dung lượng hấp phụ của zeolit là 4,133mg/g trong khi đó của aluminosilicat xốp chỉ là 1,91mg/g, như vậy khả năng hấp phụ rivanol trên aluminosilicat xốp kém hơn nhiều zeolit, điều này có thể giải thích: vật liệu aluminosilicat xốp có cấu trúc vơ định hình, cịn zeolit có cấu trúc tinh thể, với hệ thống lỗ xốp kích thước cỡ phân tử rất đồng đều và có trật tự nên khả năng hấp phụ phân tử chất hữu cơ như rivanol cao hơn. Vì vậy trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tơi chọn vật liệu zeolit để khảo sát.
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ rivanol trên zeolit
Độ bền của vật liệu zeolit bị ảnh hưởng bởi môi trường pH, do vậy chúng tôi chỉ khảo sát ở pH=4-9. Qui trình thực ngiệm được tiến hành như sau: Lấy 50ml dung dịch rivanol 50mg/l vào các bình nón khác nhau, điều chỉnh pH của các dung dịch (pH=4-9) bằng dung dịch HNO3 0,1M hoặc dung dich NaOH 0,1M. Thêm vào mỗi bình 0.5 gam zeolit và lắc các mẫu trong 2h, tốc độ lắc 150vòng/phút. Sau khi lắc xong, xác định được nồng độ rivanol còn lại (Ct) như phần 3.1.1. Các kết quả thu được trong bảng 3.2:
Bảng 3.2. Kết quả hấp phụ rivanol bằng zeolit trong môi trường pH khác nhau
STT pH C0(ppm) COD Ct(ppm) Q(mg/g)=(C0-Ct)/10 1 4 50 3 2 4,8 2 5 50 6.33 4,22 4,4 3 6 50 6,33 4,22 4,4 4 7 50 3 2 4,8 5 8 50 26,33 17,55 3,2 6 9 50 29,67 19,78 3.0
Từ kết quả thu được ở bảng 3.2 ta thấy pH của dung dịch ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ rivanol trên zeolit. Zeolit hấp phụ rivanol tốt hơn trong môi trường pH ≤ 7, khi pH cao khả năng hấp phụ của vật liệu giảm, điều này có thể giải thích như sau: phân tử rivanol có ba ngun tử nitơ, và có khả năng tham gia vào ba cân bằng proton liên quan đến bốn dạng tồn tại của rivanol: dạng phân tử trung hòa, monocation, dication và trication, các dạng tồn tại này phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch [23], trong môi trường pH≤7, rivanol tồn tại chủ yếu ở dạng mang điện tích dương đã tương tác tĩnh điện với oxi mang điện âm của zeolit. Như vậy cơ chế hấp phụ rivanol trên zeolit có thể là cơ chế tương tác tĩnh điện.
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ rivanol trên zeolit.
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của zeolit chúng tôi tiến hành như sau : Lấy 50ml dung dịch rivanol có nồng độ ban đầu C0=50mg/l vào các bình nón khác nhau, cho vào mỗi bình 0,5g zeolit. Lắc trong các khoảng thời gian khác nhau. Xác định nồng độ rivanol còn lại (Ct) tại các khoảng thời gian khác nhau thông qua giá trị COD của dung dịch sau hấp phụ. Các kết quả được mô tả trong bảng 3.3 và