Hấp phụ ion Pb2+ lên chitin được ghép với axit acrylic sau khi biến tính bề mặt bằng công nghệ plasma

Trong bài báo này, trình bày kết quả nghiên cứu ghép axit crylic vào chitin sau khi chitin được biến tính bề mặt bằng plasma lạnh. Chitin ghép axit acrylic chứa các nhóm chức carboxyl (-COOH) được nghiên cứu để hấp phụ ion Pb2+
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hấp phụ ion Pb2+ lên chitin được ghép với axit acrylic sau khi biến tính bề mặt bằng công nghệ plasmaTạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học – Tập 19, Số 1/2014HẤP PHỤ ION Pb2+ LÊN CHITIN ĐƯỢC GHÉP VỚI AXIT ACRYLIC SAUKHI BIẾN TÍNH BỀ MẶT BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMAĐến tòa soạn 5 - 6 - 2013Nguyễn Văn SứcTrường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCMTrịnh Ngọc ChâuTrường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà NộiSUMMARYADSORBTION OF Pb2+ ONTO CHITIN GRAFTED WITH ACRYLIC ACID AFTERITS SURFACE MODIFICATION BY COLD PLASMA TECHNOLOGYThe grafing process of acrylic acid on the chitin surface extracted from shrimp shellafter treatment by cold plasma was enhanced the adsorption ability of Pb2+ ions. Theadsorption process of modified chitin for Pb2+ ions followed the Freundlich isothermmodel. The maximum adsorption capacity was found to be 64,1 mg/g at pH 5 and 90min contact time.Keyword: Cold plasma, chitin, acrylic acid, Isotherm adsorption, Pb(II)1.GIỚI THIỆUChitin là một polymer sinh học được táchtừ vỏ của các loài giáp xác, mai mực vàmột số loài nấm. Chitin được sử dụngtrong nhiều lĩnh vực khac nhau như yhọc, thực phẩm, môi trường và nôngnghiệp [1-3]. Trong công nghệ môitrường, chitin có khả năng hấp phụ mộtsố ion kim loại nặng và chất ô nhiễm hữucơ. Tuy nhiên, dung lượng hấp phụ củachitin thường thấp và phụ thuộc vào mứcđộ deacetyl hóa [4]. Để nâng cao khảnăng hấp phụ, chitin được biến tính bề10mặt bằng cách ghép các nhóm chức có áilực cao với chất ô nhiễm hoặc nâng caođộ deacetyl để tăng mật độ nhóm amintrong phân tử chitin [5-7] . Hầu hết cácquá trình deacetyl hóa hoặc ghép nhómchức lên chitin phải thực hiện qua nhiềugiai đoạn phức tạp, tốn nhiều thời gian vàsử dụng nhiều tác nhân hóa học. Trongnhững năm gần đây, công nghệ plasmalạnh đã được sử dụng để biến tính bềmặt vật liệu với những ưu điểm vượt trộicủa nó như thời gian biến tính xảy ranhanh, ít làm thay đổi cấu trúc vật liệu[8,9]. Do vậy, việc sử dụng công nghệ2.2. Biến tính bề mặt bằng plasma lạnhplasma lạnh để biến tính bề mặt chitincho quá trình ghép các nhóm chức có áilực cao đối với ion kim loại là hướng đimới để nâng cao khả năng ứng dụng củachitin trong công nghệ hấp phụ. Trongbài báo này, chúng tôi trình bày kết quảnghiên cứu ghép axit crylic vào chitin saukhi chitin được biến tính bề mặt bằngvà ghép axit acrylic lên bề mặt chitinđã biến tínhHình 1 trình bày sơ đồ hệ thống phátplasma lạnh trong trạng thái cân bằngkhông nhiệt độ được chế tạo tại trườngĐại học Sư phạm kỹ thuật Tp. HCM. Hệthống bao gồm hai điện cực nhôm nằmsong song với nhau, một điện cực đượcplasma lạnh. Chitin ghép axit acrylicchứa các nhóm chức carboxyl (-COOH)bao bằng ống thạch anh có đườn kính 5cm. Độ rộng giữa chất điện môi bằng 2được nghiên cứu để hấp phụ ion Pb2+.mm. Dòng khí argon được sử dụng đểlàm khí phóng điện với lưu lượng bằng0.5 lít/phút. Mẫu chitin được đặt trêntấm kính nằm giữa hai điện cực plasma.Trước khi tiến hành xử lý, buồng plasmađược thổi khí argon khoảng 1 phút để2. THỰC NGHIỆM2.1. Điều chế chitinChitin được điều chế từ vỏ tôm theophương pháp [4]. Để loại bỏ protein,100g vỏ tôm khô được ngâm chiết trongdung dịch NaOH 0.5 M ở nhiệt độ 600Ctrong thời gian 3 giờ. Sau đó vỏ tômđược rửa sạch bằng nước cất đến pH 6-7.Vỏ tôm đượ tiếp tục loại bỏ khoáng chấtchủ yếu là Ca và Mg bằng cách ngâmchiết trong dung dịch axit HCl 0,1Mtrong thời gian 6 giờ ở nhiệt độ phòng.Sau khi loại khoáng chất, chitin được rửasạch bằng nước cất đến pH trung tính vàsấy khô ở 800C. Mẫu chitin được nghiềnnhỏ, rây lấy phần có kích thước từ 0,250,45 µm để xử lý bề mặt.đuổi hết không khí và hơi ẩm. Mẫu chitinđược xử lý với plasma trong khí quyểnargon ở công suất 70 watt trong thời gian30 giây. Sau khi được xử lý bề mặt, chongay chitin vào cốc thủy tinh dung tích250 ml chứa 20 ml dung dịch axitacrylic(d = 1.047). Khuấy đều hỗn hợpvà để yên trong 2 giờ ở nhiệt độ phòng.Lọc rửa lượng dư axit acrylic bằngtoluene. Làm khô chitin đã ghép với axitacrylic bằng chân không. Phản ứng củachitin sau khi chiếu plasma với axitacrylic được trình bày trong hình 2.113. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNHình 1: Sơ đồ hệ thống plasma lạnh2.3. Hấp phụ ion Pb2+Phản ứng hấp phụ chitin ghép với axitacrylic với ion Pb2+ được tiến hành theophương pháp gián đoạn. Các điều kiện tốiưu cho quá trinh hấp phụ như thời giantiếp xúc, pH được xác định bằng cáchkhuấy trộn 0.1 g chitin biến tính với mỗi50 ml dung dịch Pb2+ có nồng độ 30 mg/lở các pH từ 1 đến 6. Sau mỗi một thờigian nhất định, hút 0,1 ml dung dịch hấpphụ và xác định nồng độ Pb2+ trong dungdịch bằng phương pháp vol-ampe hòa tan[10]. Quá trình nghiên cứu đảng nhiệthấp phụ của chitin biến tính đối với ionPb2+ được tiến hành ở các nồng độ củaPb2+ từ 10-100 mg/l ở nhiệt độ 30 ±10C.3.1. Đặc trưng của vật liệuPhổ FT-IR của chitin và chitin được ghépvới axit acrylic tương ứng đưa ra tronghình 3a và 3b. Các đỉnh ...