Nghiên cứu khả năng xử lí Pb2+ trong nước của Nanocomposit hydroxyapatit/chitosan

Bài viết tập trung nghiên cứ và giới thiệu các kết quả nghiên cứu xử lí ion Pb2+ trong nước của bột n-HAp/ChS. Đồng thời bài viết con nghiên cứu khả năng xử lí Pb2+ trong nước của Nanocomposit hydroxyapatit chitosan.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng xử lí Pb2+ trong nước của Nanocomposit hydroxyapatit/chitosanJOURNAL OF SCIENCE OF HNUENatural Sci. 2017, Vol. 62, No. 3, pp. 60-68This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vnDOI: 10.18173/2354-1059.2017-0008NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÍ Pb2+ TRONG NƯỚCCỦA NANOCOMPOSIT HYDROXYAPATIT/CHITOSANLê Thị Duyên1, Võ Thị Hạnh1, Công Tiến Dũng1, Đỗ Thị Hải1, Phạm Thị Năm2,Nguyễn Thị Thơm2, Cao Thị Hồng2 và Đinh Thị Mai Thanh212Khoa Khoa học cơ bản, Trường Đại học Mỏ - Địa ChấtViện Kĩ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt NamTóm tắt. Nanocomposit hydroxyapatit/chitosan (n-HAp/ChS) tổng hợp bằng phương phápkết tủa hóa học sử dụng để loại bỏ Pb2+ trong nước. Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất vàdung lượng hấp phụ Pb2+ của n-HAp/ChS đã được khảo sát. Ở điều kiện tối ưu: pH = 5,5,khối lượng n-HAp/ChS 0,1 g, nồng độ ion Pb2+ 15 mg/L, thời gian tiếp xúc 30 phút ở nhiệt độphòng (25 oC), hiệu suất loại bỏ Pb2+ đạt 95,6 %, dung lượng hấp phụ đạt 14,3 mg/g.Từ khóa: Nanocomposit hydroxyapatit/chitosan, kết tủa hóa học, xử lí chì.1. Mở đầuHiện nay, ô nhiễm môi trường nước bởi các kim loại nặng từ chất thải công nghiệp đang làmột vấn đề thời sự. Các ion kim loại nặng có tác động rất tiêu cực tới môi trường sống của conngười và sinh vật. Kim loại nặng như Cu, Pb, Zn, Cd, Hg, Cr, v.v. theo chuỗi thức ăn thâm nhậpvào cơ thể người, thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa và tích lũy trongcơ thể, có thể gây nên các bệnh như rối loạn thần kinh, thiếu máu, ung thư.Các nghiên cứu đưa ra nhiều phương pháp xử lí kim loại nặng trong dung dịch nước như:phương pháp kết tủa hóa học, phương pháp kết tủa điện hóa, phương pháp tách bằng màng,phương pháp trao đổi ion, phương pháp hấp phụ, phương pháp sinh học. Trong số các phươngpháp này, phương pháp hấp phụ đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Đặc biệt,trong một số năm gần đây những vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên như laterit, bazan, bùnđỏ, zeolit, bentonit, kaolin, apatit,… các polymer tự nhiên (chitin, chitosan, tinh bột,…) và các vậtliệu tái chế từ phụ phẩm nông nghiệp được các nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam hết sứcquan tâm do chúng có ưu điểm: chi phí thấp, thân thiện với môi trường và có hiệu quả hấp phụcao. Nanocomposit hydroxyapatit/chitosan (n-HAp/ChS) được tạo nên bởi hai thành phần:hydroxyapatit (HAp) và chitosan (ChS). HAp là thành phần chính cấu tạo nên xương, răng và môcứng của động vật có vú, có hoạt tính và tính tương thích sinh học cao. Ngoài ra, HAp còn có khảnăng hấp phụ kim loại nặng khá tốt [1-4]. Chitosan là một polyme tự nhiên, là dạng deacetylatecủa chitin - chất được chiết tách từ mai mực, vỏ tôm. Chitosan chuyển hóa trong cơ thể ngườiNgày nhận bài: 7/10/2016. Ngày nhận đăng: 20/3/2017.Tác giả liên hệ: Lê Thị Duyên, e-mail: lethiduyen@humg.edu.vn60Nghiên cứu khả năng xử lí Pb2+ trong nước của nanocomposit hydroxyapatit/chitosanthành những hợp chất không độc, không gây hại cho sức khỏe con người. Ngoài ứng dụngtrong sinh - y học, n-HAp/ChS còn được ứng dụng để xử lí nước uống, nước sinh hoạt bởi vì nócó khả năng hấp phụ loại bỏ một số chất và ion độc hại có nồng độ cao vượt quá tiêu chuẩn chophép trong nước, nhưng không gây ra những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người [5-9]. Khiđưa chitosan vào HAp để tạo composit đã làm tăng khả năng hấp phụ so với HAp.Trên thế giới đã có một số công trình công bố sử dụng n-HAp/ChS để loại bỏ Pb2+ trong dungdịch nước. Tuy nhiên các công bố này chưa nghiên cứu đầy đủ và chi tiết về các yếu tố ảnh hưởngđến quá trình xử lí. Ở nước ta, cho đến nay chưa có nhóm nghiên cứu nào công bố về tổng hợp bộtn-HAp/ChS cũng như ứng dụng bột tổng hợp được để xử lí kim loại nặng trong nguồn nước.Nối tiếp hướng nghiên cứu tổng hợp bột n-HAp/ChS bằng phương pháp kết tủa hóa học [10] vànghiên cứu khả năng xử lí flo trong nước của vật liệu tổng hợp được [11], bài báo này giới thiệucác kết quả nghiên cứu xử lí ion Pb2+ trong nước của bột n-HAp/ChS.2.Nội dung nghiên cứu2.1. Điều kiện thực nghiệm2.1.1. Tổng hợp n-HAp/ChSBột n-HAp/ChS được tổng hợp bằng phương pháp kết tủa hóa học từ Ca(NO3)2 , (NH4)2HPO4trong nước và chitosan/axit axetic 2 % theo sơ đồ sau:10 Ca2+ + 6 PO43- + 2 OH- + Chitosan → Ca10(PO4)6(OH)2/Chitosan(1)Cụ thể: dung dịch (NH4)2HPO4 0,3 M được bổ sung vào dung dịch chứa Ca(NO3)2 0,5 M vàchitosan 5 %/axit axetic 2 % với tốc độ 1 mL/phút. Trong suốt quá trình phản ứng, hỗn hợp đượckhuấy với tốc độ 800 vòng/phút và pH được giữ ổn định ở 10 - 11 bằng dung dịch NH3 28 %.Sau khi phản ứng kết thúc, tiến hành già hóa trong 4 giờ và lưu mẫu trong 18 giờ. Tiếp đến mẫuđược lọc, rửa bằng li tâm với tốc độ 5000 vòng/phút cho đến khi nước lọc có pH trung tính. Mẫuthu được cuối cùng được sấy ở 80 o C trong 24 giờ và được nghiền trong cối mã não. Bộtn-HAp/ChS thu được có màu trắng, có dạng hình trụ nhỏ, khá đồng đều với kích thướckhoảng 17 × ...