STT Vật liệu Ct(mg/l) Cgh (mg/l) H(%) 1 AC 47,61 1,20 2,52 2 AC-S 47,94 1,50 3,13 3 AC-Br 29,56 3,23 10,92 4 AC-H2O2 45,37 5,59 12,32 5 AC-HNO3 45,32 5,82 12,84
Hình 3. 19. Đồ thị hiệu suất giải hấp cefotaxim natri của các vật liệu
Từ kết quả thu được ta thấy khả năng giải hấp cefotaxim natri của dung dịch NaOH 0,5M thấp.
3.4 Nghiên cứu khả năng hấp phụ động cefotaxim natri của các loại vật liệu
Cho dung dịch cefotaxim natri có nờng độ 50mg/l chạy qua cột có chứa 1g vật liệu AC-S với tốc độ dòng 0,4 ml/phút. Vvật liệu = 3,6 ml, thời gian tiếp xúc trong trường hợp này là 9 phút. Lần lượt lấy mẫu, xác định nồng độ cefotaxim natri đầu ra rồi xây dựng đồ thị giữa nờng đầu ra và thể tích dung dịch chạy qua cột ta thu được kết quả như sau:
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00
AC AC-S AC-Br AC-H2O2 AC-HNO3
Hình 3. 20. Đồ thị đường cân bằng hấp phụ động cefotaxim natri của các loại vật liệu
Từ đồ thị ta thấy, cột đạt cân bằng sau khi cho 450ml dung dịch cefotaxim natri 50mg/l chạy qua cột. Tổng lượng cefotaxim natri mang trên vật liệu theo thí nghiệm này là 11,6 mg/g. Từ đây có thể thấy được khả năng hấp phụ động cao của vật liệu.
3.5. Nghiên cứu khả năng hấp phụ đồng thời AMX và CFN của vật liệu AC-S
Để đánh giá hiệu quả hấp phụ của vật liệu AC-S trong thực tế, chúng tôi tiến hành hấp phụ đồng thời cả AMX, CFN trên vật liệu AC-S với nồng độ hấp phụ 2 chất đều là 50 mg/l. Tiến hành hấp phụ ở các khoảng thời gian khác nhau, đo COD, thu được kết quả như sau:
0 10 20 30 40 50 60 0 100 200 300 400 500 600 Nồ ng độ đầ u ra ( m g/l) V (ml)
Bảng 3. 13 Kết quá hấp phụ đồng thời AMX và CFN của vật liệu AC-S
STT Thời gian
( Giờ) Abs COD H(%)
1 0 0,122 350,0 2 1 0,085 226,7 35,24 3 2 0,078 203,3 41,90 4 3 0,074 190,0 45,71 5 4 0,072 183,3 47,62 6 5 0,073 186,7 46,67 7 6 0,0721 183,7 47,52
Hình 3. 21. Đồ thị hiệu suất hấp phụ đồng thời AMX, CFN của vật liệu AC-S
Từ kết quả thu được cho thấy, khi hấp phụ cùng lúc 2 chất thì sự hấp phụ giảm và thời gian cân bằng hấp phụ tăng điều này có thể là do xảy ra sự tranh chấp hấp phụ của 2 chất trên bề mặt vật liệu hấp phụ.
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 0 2 4 6 8 H (%)
3.6. Xác định các đặc trưng của vật liệu 3.6.1 Xác định pHpzc của các vật liệu 3.6.1 Xác định pHpzc của các vật liệu
Để khảo sát điểm đẳng điện pHpzc của các vật liệu AC, AC-Br, AC-S, AC- HNO3, AC-H2O2 chúng tôi tiến hành như sau: lấy 0,25g vật liệu nghiên cứu cho vào 25ml dung dịch KCl 0,1M, pH dung dịch được điều chỉnh từ 2-12 bằng dung dịch KOH 0,1M và dung dịch HCl 0,1M. Sau khi cân bằng xác định lại pH của dung dịch (pHs). Từ đó xác định được ΔpH= pHs-pH. Vẽ đồ thị giữa pH và ΔpH, đờ thị cắt trục OX ở đâu thì đó chính là pHpzc của vật liệu cần nghiên cứu. Các kết quả thu được thể hiện ở dưới bảng sau:
Bảng 3. 14 Kết quả xác định pHpzc của các vật liệu
AC AC-Br AC-S pH pHs ΔpH pH pHs ΔpH pH pHs ΔpH 1,99 2,09 0,1 1,99 2,05 0,06 1,99 2,1 0,11 4,04 6,68 2,64 4,04 3,92 -0,12 4,04 6,44 2,4 6,03 7,24 1,21 6,03 4,42 -1,61 6,03 6,45 0,42 7,87 6,6 -1,27 7,87 4,35 -3,52 7,87 6,46 -1,41 10,05 6,92 -3,13 10,05 4,93 -5,12 10,05 7 -3,05 11,96 11,78 -0,18 11,96 11,73 -0,23 11,96 11,74 -0,22 AC-HNO3 AC-H2O2 pH pHs ΔpH pH pHs ΔpH 1,97 2,66 0,69 1,97 5,28 3,31 4,02 6,84 2,82 3,58 6,68 3,1 5,98 7,43 1,45 6,21 3,84 -2,37 7,85 8,31 0,46 8,15 6,91 -1,24 9,7 9,36 -0,34 9,69 8,26 -1,43 11,46 10,72 -0,74 11,61 11,31 -0,3
Hình 3. 22. Đồ thị xác định pHpzc của các vật liệu AC, AC-Br, AC-S
Hình 3. 23. Đồ thị xác định pHpzc của vật liệu AC-HNO3, AC-H2O2
Từ đờ thị hình 3.22 và hình 3.23 thì giá trị pHpzc của các vật liệu AC (pHpzc~ 4,2) , AC-S (pHpzc~4,6) và AC-H2O2 (pHpzc ~5) khác nhau không nhiều và lớn hơn pHpzc của vật liệu AC-Br (pHpzc ~3)và nhỏ hơn vật liệu AC-HNO3 (pHpzc~9). Giá trị pHpzc cho biết trong điều kiện làm thí nghiệm thì bề mặt vật liệu mang điện tích âm hay dương, nếu tiến hành khảo sát các vật liệu trên ở mơi trường pH<pHpzc thì bề mặt vật liệu mang điện tích dương, ngược lại bề mặt mang điện tích âm.
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 0 2 4 6 8 Δ pH pH AC AC-Br AC-S
3.6.2 Bề mặt riêng của vật liệu BET
Diện tích bề mặt của than được xác định bằng sự hấp phụ khí N2. Đường hấp phụ đẳng nhiệt của N2 được xác định ở vùng áp suất tương đối từ 0 tới 1 và ở nhiệt độ 77,35K. Diện tích bề mặt được xác định từ đờ thị BET trong vùng áp suất tương đối từ 0 – 0,3.
Hình 3.24 và 3.25 là kết quả do BET của mẫu than hoạt tính nguyên khai và than hoạt tính biến tính bằng lưu huỳnh nguyên tố (AC-S).
Hình 3. 25. Đồ thị tọa độ BET của vật liệu AC-S
Từ đờ thị BET tính được diện tích bề mặt của than hoạt tính là 853,4773 m²/g, của than biến lưu huỳnh nguyên tố là 556,04 m²/g. Kết quả cho thấy diện tích bề mặt của than bị giảm đi đáng kể khi biến tính và đặc biệt giảm nhanh chóng khi biến tính bằng lưu huỳnh. Điều này có thể được giải thích là do nung ở nhiệt độ cao, lưu huỳnh đã xâm nhập vào các mao quản và tương tác với bề mặt vật liệu và bít các mao quản của than.
3.6.3 Phổ IR và ảnh SEM của vật liệu
Hình 3. 26. Phở hồng ngoại của than trước khi biến tính
Qua biểu đờ phở IR nhận thấy dao động C=S ở bước sóng 1250-1050 cm-1 khơng xuất hiện một cách rõ ràng, nên trong trường hợp này có thể lưu huỳnh chỉ bám trên than hoạt tính mà khơng tạo liên kết bền vững với than.
Hình 3. 28 Ảnh SEM của vật liệu AC Hình 3. 29 Ảnh SEM của vật liệu AC-S
Trên hình ảnh chụp SEM thu được trong hình 3.29, chúng ta có thể nhận thấy bề mặt than sau khi biến tính đã có sự thay đởi, xuất hiện các lỗ xốp đồng đều hơn so với vật liệu than chưa biến tính.
4. KẾT LUẬN
Trong q trình thực hiện đề tài luận văn, chúng tôi đã nghiên cứu đánh giá sự hấp phụ của AMX, CFN lên than hoạt tính biến tính AC, AC-Br, AC-S, AC-HNO3, AC- H2O2 và rút ra được các kết luận sau:
- Các kết quả nghiên cứu thu được cho thấy vật liệu AC-S có khả năng hấp phụ tốt nhất để loại bỏ AMX, CFN ra khỏi nước.
- Amoxicillin được hấp thụ ở pH tối ưu là 6 và thời gian cân bằng hấp phụ của các vật liệu than hoạt tính biến tính AC, AC-S lần lượt là 90 phút và 120 phút. Vật liệu than biến tính bằng AC-HNO3, AC-H2O2 thì đạt cân bằng tại nhiều thời gian khác nhau. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, sự hấp phụ AMX của các vật liệu than biến tính tuân theo phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. Với tải trọng hấp phụ cực đại của các vật liệu AC, AC-S lần lượt là : 45,5 mg/g và 41,5mg/g.
- Cefotaxim natri được hấp phụ tối ở pH = 2, thời gian cân bằng hấp phụ các vật liệu than hoạt tính biến tính AC, AC-Br, AC-S, AC-HNO3, AC- H2O2 lần lượt là 120 phút, 150 phút, 90 phút và 180 phút. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, sự hấp phụ CFN của các vật liệu than biến tính tn theo phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. Với tải trọng hấp phụ cực đại của các vật liệu lần lượt là 15,15 mg/g, 4,7 mg/g, 18,3 mg/g, 1,38 mg/g, 9,68 mg/g.
- Nghiên cứu sự hấp phụ đồng thời AMX, CFN thấy rằng sự hấp phụ ở than AC-S khi hấp phụ đờng thời cả 2 thuốc kháng sinh thì cho hiệu quả hấp phụ kém hơn. - pHpzc của các vật liệu than biến tính đã được nghiên cứu, các đặc trưng SEM, IR, BET của vật liệu AC, AC-S trong đó diện tích bề mặt của AC là 853,4773 m² / g, trong khi đối với AC-S là 556,04 m² / g. Các pHpzc của AC (pHpzc~ 4,2) , AC-S (pHpzc~4,6), AC-H2O2 (pHpzc ~5), AC-Br (pHpzc ~3) và AC-HNO3 (pHpzc~9).
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt
1. PGS.TS Trương Phương, TS. Trần Thành Đạo (2010) , “ Hóa dược 1”, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.
2. TS. Nguyễn Văn Kính (2010), “Báo cáo thực trạng sử dụng kháng sinh và
kháng kháng sinh ở Việt Nam”
Tài liệu Tiếng Anh
3. Angela L. Batt, Sungpyo Kim, Diana S. Aga (2007), “Comparison of the occurrence of antibiotics in four full- scale wastewater treatment plants with varying designs and operations”, Chemosphere, 68, pp. 428 – 435.
4. Cabello, F.C., 2006. “Heavy use of prophylactic antibiotics in aquaculture: a growing problem for human and animal health and for the environment”
Environ. Microbiol. 8, 1137–1144
5. Calabrese, E.J., 2005. “Paradigm lost, paradigm found: the re-emergence of hormesis as a fundamental dose response model in the toxicological sciences” Environ. Pollut. 138, 379–411.
6. G. Moussavi, M. Mahmoudi (2009), “Removal of azo and anthraquinone reactive dyes from industrial wastewater using MgO nanoparticles”,
J.Hazard. Mater, 168, 806-812.
7. Halling-Sorensen, B., Nors Nielsen, S., Lanzky, P.F., Ingerslev, F., Holten Lutzhoft, H.C., Jorgensen, S.E., (1998) “Occurrence, fate and effects of pharmaceutical substances in the environment” – a review. Chemosphere 36, 357–393
8. H.R. Pouretedal, N. Sadegh (2014) “Effective removal of Amoxicillin, Cephalexin, Tetracycline and Penicillin G from aqueous solutions using activated carbon nanoparticles prepared from vine wood”, Journal of Water
9. Kamyar Yaghmaeian, Gholamreza Moussavi, Ahamd Alahabadi (2014) “Removal of amoxicillin from contaminated water using NH4Cl-activated carbon: Continuous flow fixed-bed adsorption and catalytic ozonation regeneration”, Chemical Engineering Journal , 236, 538–544)
10. Kong, W.D., Zhu, Y.G., Fu, B.J., Marschner, P., He, J.Z., ( 2006 ) “The veterinary antibiotic oxytetracycline and Cu influence functional diversity of the soil microbial community”. Environ. Pollut. 143, 129–137
11. Martinez, J.L., 2008. Antibiotics and antibiotic resistance genes in natural environ-ments. Science 321, 365–367.
12. McManus, P.S., Stockwell, V.O., Sundin, G.W., Jones, A.L., (2002) “Antibiotic use in plant agriculture”. Annu. Rev. Phytopathol. 40, 443–465. 13. Osvaldo Pezoti, André L. Cazetta, Karen C. Bedin, Lucas S. Souza,
Alessandro C. Martins, Taís L. Silva , Oscar O. Santos Júnior , Jesuí V. Visentainer , Vitor C. Almeida (2016), “NaOH-activated carbon of high surface area produced from guava seeds as a high-efficiency adsorbent for amoxicillin removal: Kinetic, isotherm and thermodynamic studies”,
Chemical Engineering Journal, 288, pp 778–788
14. Sarmah, A.K., Meyer, M.T., Boxall, A.B., (2006) “A global perspective on the use, sales, exposure pathways, occurrence, fate and effects of veterinary antibiotics (VAs) in the environment”. Chemosphere 65, 725–759
15. Shishir Kumar Behera, Hyeong Woo Kim, Jeong- Eun Oh, Hung- Suck Park (2011), “ Occurrence and removal of antibiotics, hormones and several other pharmaceuticals in wastewater treatment plants of the largest industrial city in Korea”, Science of the Total Environment, 409, pp. 4351- 4360.
16. V. Homem, A.Alves, L. Santos (2010), “Amoxicillin removal from aqueous matrices by sorption with almond shell ashes”, Int.J.Environ.Anal.Chem., 90, 1063-1084.
17. Won- Jin Sim, Ji- Woo Lee, Jeong – Eun Oh (2010), “Occurrence and fate of pharmaceuticals in wastewater treatment plants and rivers in Korea”,
Environmental Pollution, 158, 1938 – 1947.
18. Yongshan Chen, Gang Yu, Qiming Cao, Haibo Zhang, Quaoying Lin, Youwei Hong (2013), “ Occurrence and environmental implications of pharmaceuticals in Chinese municipal sewage sludge”, Chemosphere, 93,