Tổng hợp và nghiên cứu sử dụng hạt nano chitosan - oxit sắt từ để xử lí asen trong nước sinh hoạt

Trong bài báo này các tác giả trình bày phương pháp tổng hợp hạt nano chitosan-oxit sắt từ và nghiên cứu khả năng hấp phụ asen bằng sản phẩm đã tổng hợp, từ đó đánh giá khả năng xử lí asen trong nước bằng nano chitosan-oxit sắt từ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp và nghiên cứu sử dụng hạt nano chitosan - oxit sắt từ để xử lí asen trong nước sinh hoạt JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci., 2014, Vol. 59, No. 4, pp. 9-18 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HẠT NANO CHITOSAN - OXIT SẮT TỪ ĐỂ XỬ LÍ ASEN TRONG NƯỚC SINH HOẠT Trần Thị Hồng Vân, Trịnh Quyết Thắng, Trần Minh Đức, Đào Văn Bảy và Nguyễn Quang Tuyển Khoa Hoá học, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội Tóm tắt. Hạt nano chitosan-oxit sắt từ được tổng hợp theo phương pháp khử một phần Fe3+ với sự có mặt chitosan để được chitosan:oxit sắt từ theo các tỉ lệ khác nhau (1:1, 2:1, 3:1 và 4:1). Các sản phẩm đã được nghiên cứu cấu trúc, kích thước và bề mặt vật liệu qua phổ XRD và ảnh SEM. Sản phẩm tổng hợp được sử dụng để nghiên cứu xử lí asen trong môi trường nước. Hạt nano chitosan-oxit sắt từ với tỉ lệ chitosan:oxit sắt từ là 3:1 có khả năng hấp phụ asen tốt nhất. Từ khóa: Nano oxit sắt từ, chitosan, asen. 1. Mở đầu Asen và các hợp chất của chúng rất độc, nếu đi vào cơ thể con người sẽ gây tác hại cho sức khoẻ. Người uống nước bị nhiễm asen lâu ngày sẽ mắc một số bệnh như: bệnh Bowen, bệnh sừng hoá da, bệnh “bàn chân đen”,. . . Ngoài ra, nhiễm độc asen lâu ngày còn có thể gây ung thư hoặc viêm răng, khớp, gây bệnh tim mạch, cao huyết áp [4]. Có nhiều phương pháp được dùng để xử lí asen trong môi trường nước như: phương pháp đồng kết tủa [3], phương pháp lọc và lọc màng [3], phương pháp sắc kí trao đổi ion, phương pháp hấp phụ [1], . . . Trong đó phương pháp hấp phụ được sử dụng khá phổ biến với các vật liệu hấp phụ asen khác nhau [1, 7]. Oxit sắt từ là hợp chất tương đối dễ điều chế với chi phí thấp nên hiện nay được sử dụng phổ biến để xử lí nước [9]. Tuy nhiên phương pháp này có một số hạn chế ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của oxit sắt từ. Để giải quyết những hạn chế đó, một hướng mới được đề xuất: nếu cho hạt nano oxit sắt từ kết hợp với một chất hữu cơ, trong đó chất hữu cơ đóng vai trò tạo ra màng bọc oxit sắt từ, làm cho oxit sắt từ sẽ bền vững hơn và có Ngày nhận bài: 10/3/2014. Ngày nhận đăng: 15/5/2014. Tác giả liên lạc: Trần Thị Hồng Vân, địa chỉ e-mail: hongvan0505@yahoo.com 9 Trần Thị Hồng Vân, Trịnh Quyết Thắng, Trần Minh Đức, Đào Văn Bảy và Nguyễn Quang Tuyển khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm tốt hơn, khi đó chắc chắn khả năng xử lí nước sẽ hiệu quả hơn [2]. Chitin tồn tại trong vỏ tôm, cua, côn trùng, lá cây,. . . là nguyên liệu rất phổ biến trong tự nhiên, giá thành rẻ. Chitosan là dẫn xuất đề axyl hóa chitin, là chất có khả năng tạo màng tốt. Màng chitosan là vật liệu khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương các chất dẻo [8]. Từ cấu tạo và tính chất của chitosan cho thấy màng chitosan (khi được hòa tan trong axit ở pH = 5 - 6) có dạng kết tủa keo nên có tác dụng tốt trong việc xử lí nước nhiễm bẩn [2, 5]. Trong bài báo này chúng tôi trình bày phương pháp tổng hợp hạt nano chitosan-oxit sắt từ và nghiên cứu khả năng hấp phụ asen bằng sản phẩm đã tổng hợp, từ đó đánh giá khả năng xử lí asen trong nước bằng nano chitosan-oxit sắt từ. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Thực nghiệm * Hóa chất - Dung dịch chitosan: Hòa tan 1,1765 gam chitosan (hàm lượng 85%) trong 100 mL dung dịch CH3 COOH 2% để có nồng độ 1 g chitosan/100 mL dung dịch (1%). - Dung dịch gốc As(III): Hòa tan 0,1320 gam As2 O3 (loại PA của hãng Merck - Đức) trong 50 mL dung dịch NaOH 1%, định mức bằng nước cất về 100 mL thu được dung dịch As(III) gốc 1,0 g/L. Từ dung dịch gốc có thể pha thành các dung dịch As(III) 1,0 mg/L, 0,4 mg/L, . . . - Dung dịch gốc As(V): Hòa tan 0,3790 gam As2 O5 .3H2 O (loại PA của hãng Merck - Đức) bằng nước cất, định mức bằng nước cất về 100 mL thu được dung dich gốc As(V) 100 mg/L. Lấy dung dịch gốc pha thành các dung dịch As(V) có nồng độ 10,0 mg/L; 1,0 mg/L; 0,4 mg/L, . . . - Các hóa chất khác: FeCl3 .6H2 O, Na2 SO3 , NH3 đặc, HCl, CH3 COOH, NaCl, CaCl2 , MnSO4 . Tất cả các hoá chất sử dụng trong nghiên cứu đều đạt độ tinh khiết phân tích. * Thiết bị - Cân phân tích Startorius có độ chính xác ± 0,1 mg của Đức. - Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AA-6300 của Nhật Bản. - Máy đo pH TOA pH METER HM - 16S của Nhật Bản. - Phổ nhiễu xạ tia X được gửi đo trên máy SIEMENS D5005 Brucker - CHLB Đức. - Ảnh SEM của mẫu vật liệu được chụp bằng kính hiển vi điện tử quét SEM-JMS5410 của hãng JOE Nhật Bản (Viện Hàn lâm KH và CN Việt Nam). - Các thiết bị khác: máy khuấy, tủ sấy, máy cất nước hai lần,... 10 Tổng hợp và nghiên cứu sử dụng hạt nano chitosan - oxit sắt từ để xử lí asen trong nước sinh hoạt * Phương pháp tổng hợp hạt nano chitosan-oxit sắt từ Sơ đồ tổng hợp hạt ...