Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cd(II) của compozit polyanilin – vỏ lạc

Compozit polyanilin – vỏ lạc (PANi–vỏ lạc) được tổng hợp bằng phương pháp hóa học trong môi trường axit với sự có mặt của chất oxi hóa amoni pesunphat. Đặc trưng và cấu trúc hình thái học bề mặt vật liệu được đánh giá thông qua phân tích phổ hồng ngoại IR và ảnh SEM. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cd(II) của compozit cho thấy vật liệu này có khả năng hấp phụ Cd(II) ở môi trường pH = 6, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 40 phút, sự hấp phụ được mô tả khá tốt theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại đạt 21,11 mg/g.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cd(II) của compozit polyanilin – vỏ lạc Bùi Minh Quý và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 96(08): 85 - 89 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cd(II) CỦA COMPOZIT POLYANILIN – VỎ LẠC Bùi Minh Quý1*, Vũ Thị Thái Hà1, Vũ Quang Tùng1, Nguyễn Như Lâm1, Đào Việt Hùng2 1 2 Trường Đại học Khoa học – ĐH Thái Nguyên, Trường Đại học Nông Lâm – ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Compozit polyanilin – vỏ lạc (PANi–vỏ lạc) được tổng hợp bằng phương pháp hóa học trong môi trường axit với sự có mặt của chất oxi hóa amoni pesunphat. Đặc trưng và cấu trúc hình thái học bề mặt vật liệu được đánh giá thông qua phân tích phổ hồng ngoại IR và ảnh SEM. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cd(II) của compozit cho thấy vật liệu này có khả năng hấp phụ Cd(II) ở môi trường pH = 6, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 40 phút, sự hấp phụ được mô tả khá tốt theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại đạt 21,11 mg/g. Từ khóa: polyanilin – vỏ lạc, compozit, hấp phụ, mô hình hấp phụ Langmuir, ion Cd(II) ĐẶT VẤN ĐỀ* Hiện nay, sự ô nhiễm môi trường nước do các kim loại nặng nói chung, cadimi và hợp chất của cadimi nói riêng là mối quan tâm của các quốc gia trên thế giới. Cadimi và hợp chất của cadimi có tính độc cao với người. Cadimi gây bệnh loãng xương và rạn xương. Ngoài ra tỷ lệ ung thư tiền liệt tuyến và ung thư phổi cũng khá lớn ở nhóm người thường xuyên tiếp xúc với chất độc này [3]. Có rất nhiều nguồn gây ô nhiễm cadimi như nước thải ngành công nghiệp sản xuất sơn, phẩm màu, pin (Ni-Cd), mạ điện, …Có nhiều phương pháp khác nhau đã được nghiên cứu và áp dụng để xử lý cadimi [6]. Một trong các phương pháp đang được nhiều người quan tâm hiện nay là sử dụng các compozit tổng hợp từ polyanilin và phụ phẩm nông nghiệp để làm vật liệu hấp phụ. Phương pháp này có ưu điểm là sử dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phương pháp tổng hợp đơn giản và không đưa thêm vào môi trường các tác nhân độc hại khác. Hướng nghiên cứu này ở nước ta còn chưa được khai thác. Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi trình bày kết quả tổng hợp compozit PANi – vỏ lạc bằng phương pháp hóa học và nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cd(II) trong môi trường nước. * Tel: 0915 836448, Email: bminhquy09@gmail.com THỰC NGHIỆM Tổng hợp vật liệu compozit PANi – vỏ lạc Vỏ lạc được rửa sạch, sấy khô, nghiền nhỏ. Vật liệu compozit được tổng hợp theo tỉ lệ khối lượng PANi : vỏ lạc = 1:1 bằng phương pháp hóa học trong môi trường axit HCl 1M với sự có mặt của chất oxi hóa amoni pesunphat, phản ứng tiến hành trong thời gian 18 giờ ở nhiệt độ từ 0÷ 5oC trên máy khuấy từ. Sản phẩm được lọc rửa bằng nước cất đến pH = 7, tiếp theo là dung dịch axeton : metanol tỉ lệ thể tích 1:1 để loại bỏ hết anilin dư, ngâm sản phẩm trong dung dịch NH3 1N trong 2 giờ để chuyển vật liệu về dạng trung hòa. Lọc và sấy khô sản phẩm ở 600C trong 4 giờ, sau đó đưa vào lọ đựng và bảo quản trong bình hút ẩm [1, 2]. Phương pháp nghiên cứu Đặc trưng vật liệu compozit được đánh giá bằng phổ hồng ngoại (IR) trên máy IMPACT 410-Nicolet (Đức). Cấu trúc hình thái học bề mặt vật liệu được phân tích qua ảnh SEM chụp trên máy FE-SEM Hitachi S-4800 (Nhật). Nồng độ Cd (II) trong dung dịch trước và sau khi hấp phụ được phân tích trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) của hãng Thermo (Anh). 85 Bùi Minh Quý và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ Chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng hấp phụ của compozit thông qua khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ, môi trường pH và nồng độ Cd(II) ban đầu. Dung lượng hấp phụ của compozit tính theo công thức: q= (C0 − C )V m (1) Trong đó: q: dung lượng hấp phụ (mg/g) V: thể tích dung dịch của chất bị hấp phụ (l) m: khối lượng chất hấp phụ (g) C0, C: nồng độ ban đầu và nồng độ sau khi hấp phụ (mg/l) Khảo sát cân bằng hấp phụ theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Frendlich (2) và Langmuir (3) dạng tuyến tính, từ đó xác định được hằng số n và dung lượng hấp phụ cực đại qmax: logq = logKF + 1/nlogC (2) C 1 C = + q qmax K L qmax (3) Trong đó: n: hệ số qmax: dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g) KF,KL,: hằng số Frendlich, hằng số Langmuir KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết quả khảo sát một số đặc trưng cấu trúc vật liệu Kết quả phân tích phổ hồng ngoại Quan sát đường phổ của vỏ lạc trên hình 1 thấy xuất hiện pic trong vùng 3420 cm-1 với cường độ mạnh nhờ dao động hóa trị của nhóm –OH, tại 2929 cm-1 là dao động hóa trị của C-H, tại vùng 1562÷1670 cm-1 là dao động hóa trị của C=C và C=O liên hợp, tại 1012÷ 1161 cm-1 là dao động của C-O. Trên đường phổ của compozit PANi – vỏ lạc, do sự có mặt của PANi nên có sự dịch chuyển các pic đặc trưng của vỏ lạc. Pic –OH bị dịch chuyển lên vùng có tần số lớn hơn (3427 cm 1 ), trùng với vùng dao động hóa trị của nhóm N-H vòng thơm của compozit; pic hấp thụ của nhóm C-H bị dịch chuyển xuống bước sóng nhỏ 2924 cm-1. Ngoài các pic đặc trưng cho vỏ lạc còn có các pic đặc trưng cho PANi. Pic xuất hiện tại vị trí 1586,1505, 1615 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm C=C trong vòng thơm và vòng quinoid ...