Lấy 5ml dung dịch Pr3+ 0,05M cho lần lượt vào các bình định mức 50ml, sau đó điều chình pH của từng dung dịch trong khoảng từ 3 đến 7 bằng NaOH loãng và dung dịch HNO3 loãng. Sau khi điều chỉnh pH tiến hành định mức đến vạch định mức 50, rồi cho ra bình tam giác có chứa 0,3g nhựa. Tiến hành khuấy bằng máy khuấy từ ở nhiệt độ 250C. Thời gian khuấy trong 4 giờ, khi kết thúc phản ứng lọc nhựa lấy dung dịch còn lại đem đo quang xác định nồng độ cân bằng và độ hấp phụ.
*Khảo sát thời gian cân bằng phản ứng hấp phụ Pr3+
Lấy 50ml dung dịch ion kim loại Pr3+ có các nồng độ khác nhau cho vào bình tam giác, điều chỉnh pH đối với Pr3+ pH = 7, sử dụng đệm axetat. Tiến hành hấp phụ bằng 0,3g nhựa PHA, khuấy các dung dịch bằng máy khuấy từ ở 250C trong các khoảng thời gian 30, 60, 70, 80, 90, 120, 180 phút. Lọc nhựa, xác định nồng độ của các ion trong dung dịch sau khi hấp phụ bằng phương pháp đo quang thuốc thử arsenazo III 10-4M.
*Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của nhựa đối với Pr3+
Hút các dung dịch ion Pr3+ với các thể tích tương ứng với nồng độ tăng dần từ 200 đến 1000mg/l điều chỉnh pH đến pH tối ưu của Pr3+ là 7 bằng đệm axetat định mức đến vạch 50ml. Hấp phụ bằng 0,3g nhựa, khuấy trên máy khuấy từ với thời gian Pr3+ là 90 phút. Sau khi hấp phụ xong lọc nhựa đem dung dịch còn lại đi đo quang xác định nồng độ cân bằng từ đó tính được dung lượng hấp phụ đối với từng ion. Lượng chất bị hấp phụ được tính như là hiệu số nồng độ đầu và nồng độ cân bằng trong các thể tích như nhau của dung dịch. Theo các dữ kiện thực nghiệm ta xây dựng đồ thị sự phụ thuộc khối lượng chất bị hấp phụ và nồng độ cân bằng của nó trong dung dịch.
Sự hấp phụ trên vật xốp từ dung dịch loãng được mô tả bằng phương trình thực nghiệm Freundlich và Langmuir.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất tạo lưới đến quá trình tổng hợp hydrogel polyacrylamit
Quá trình tổng hợp PAM được tiến hành ở nhiệt độ 30oC, nồng độ monome 10% (theo khối lượng), hàm lượng chất khơi mào 0,5% (theo khối lượng) với tỷ lệ [(NH4)2S2O8]/[C6H8O6] = 5/1.
Hàm lượng chất tạo lưới MBA thay đổi từ 0,01; 0,03; 0,05; 0,08; 0,1; 0,3; 0,5; 1; 3; 5; 7% (theo khối lượng monome). Kết quả thực nghiệm được tổng hợp được biểu diễn ở bảng 3.1.
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo lưới tới hàm lượng phần gel và độ hấp thụ nước của hydrogel polyacrylamit
Hàm lượng MBA (%) 0,01 0,03 0,05 0,08 0,1 0,3 Hàm lượng phần gel (%) 62 99 99 99 99 99 Khả năng hấp thụ nước (g/g) 225 400 330 270 90 21 Bảng 3.1: (tiếp) Hàm lượng MBA (%) 0,5 1,0 3,0 5,0 7,0 Hàm lượng phần gel (%) 99 99 99 99 99 Khả năng hấp thụ nước (g/g) 8,2 7,7 5,8 4,7 4,2 Kết quả cho thấy khi tăng hàm lượng chất tạo lưới, hàm lượng phần gel của sản phẩm tăng. Điều này là do chất tạo lưới đã khâu mạch polyme, hạn chế sự tạo thành homopolyme bị hoà tan và tăng độ hấp thụ nước. Với hàm lượng phần gel đạt trên 99%, chứng tỏ độ chuyển hoá của phản ứng gần như hoàn toàn. Tuy nhiên, khi hàm lượng chất tạo lưới cao hơn một giá trị giới hạn, mật độ tạo lưới trong gel sẽ tăng, làm giảm trọng lượng phân tử trung bình giữa các mắt lưới, hạn chế thể tích tự do để các phân tử nước xâm nhập dẫn đến giảm độ hấp thụ nước.
Theo các tài liệu tham khảo [12, 14, 17, 18], các hydrogel dùng để biến tính tạo thành poly(hydroxamic axit) lại không cần độ hấp thụ nước cao, khả năng hấp thụ nước ≤6% là phù hợp. Điều này được giải thích là nếu độ hấp thụ nước của các hydrogel cao, các hạt sản phẩm rất mềm dẫn đến khả năng gây ra tắc cột khi dùng để làm cột trao đổi ion. Vì vậy trên cơ sở kết quả ở bảng 3.1, hàm lượng chất tạo lưới phù hợp là 3-7% (theo khối lượng monome). Tuy nhiên mật độ tạo lưới sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình biến tính PAM thành PHA.
3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo lưới đến hàm lượng nhóm chức trong poly(hydroxamic axit)
Để nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo lưới đến hàm lượng nhóm chức trong poly(hydroxamic axit). Quá trình biến tính được thực hiện theo các điều kiện sau: 10g PAM khô, 150ml nước + 50ml dung dịch NH2OH.HCl 3,3M với thời gian biến tính 30 phút tại nhiệt độ phòng. Kết quả thực nghiệm được trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo lưới đến hàm lượng nhóm chức trong poly(hydroxamic axit)
Nồng độ chất tạo lưới(%) -COOH và - CONHOH (mmol/g) - COOH (mmol/g) - CONHOH (mmol/g) 3 13,37 1,065 12,305 5 13,25 1,5 11,75 7 11,14 2,04 9,36
Kết quả bảng 3.2 cho thấy hàm lượng chất tạo lưới MBA có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng các nhóm chức trong PHA. Trong mạch PHA có tồn tại nhóm -COOH là do một phần nhóm -CONH2 bị thủy phân trong quá trình biến tính. Khi hàm lượng chất tạo lưới MBA tăng thì hàm lượng (tính theo phần trăm mmol/g) tổng của cả nhóm -COOH và -CONHOH trong polyme giảm, hàm lượng nhóm -COOH tăng lên và hàm lượng nhóm -CONHOH giảm đi. Như vậy, khi tăng hàm lượng MBA, làm tăng số lượng lớn liên kết
ngang trong polyme sẽ làm giảm số lượng nhóm amin tự do có sẵn để chuyển thành nhóm hydroxamic.
Trên cơ sở kết quả thu được, poly(hydroxamic axit) tổng hợp với hàm lượng chất tạo lưới 3% được lựa chọn để nghiên cứu quá trình hấp thụ các ion kim loại sau này.