Nghiên cứu sử dụng Chitosan chiết tách từ vỏ tôm làm tác nhân hấp phụ một số ion kim loại nặng trong môi trường nước

13 409 0
Nghiên cứu sử dụng Chitosan chiết tách từ vỏ tôm làm tác nhân hấp phụ một số ion kim loại nặng trong môi trường nước

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ THÙY TRANG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Thị Xô NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHITOSAN CHIẾT TÁCH TỪ VỎ TÔM LÀM TÁC NHÂN HẤP PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Phản biện 1: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Phản biện 2: GS.TSKH Lê Văn Hoàng Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm ñồ uống Mã số: 60.54.02 Luận văn ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 24 tháng 04 năm 2011 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2011 Footer Page of 126 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin- Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Header Page of 126 MỞ ĐẦU Lý chọn ñề tài Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng nhiều nguồn nước Mục ñích nghiên cứu Sản xuất ñược vật liệu hấp phụ số ion kim loại nặng từ chitosan chiết tách vỏ tôm vấn ñề ñáng quan tâm ảnh hưởng ñộc tố ñến phát triển Đối tượng phạm vi nghiên cứu người an toàn hệ sinh thái Việc loại trừ ion kim Đối tượng nghiên cứu vật liệu hấp phụ sản xuất từ chitosan loại nặng khỏi nguồn nước, ñặc biệt nước thải công nghiệp mục tiêu môi trường quan trọng bậc phải giải chiết tách vỏ tôm Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tạo vật liệu hấp phụ từ Một hướng ñể loại bỏ kim loại chitosan khảo sát hiệu hấp phụ số ion kim loại nặng năm gần ñây dùng hấp phụ sinh học Nhiều nguyên liệu có nguồn vật liệu chế tạo Sau ñó thử nghiệm sử dụng vật liệu hấp phụ ñó gốc sinh học ñã ñược nghiên cứu chất hấp phụ ñể loại ñể xử lí nước thải nhà máy sản xuất nhằm loại bỏ ion bỏ vài ion kim loại nặng từ nước nước thải công nghiệp Đặc kim loại nặng ñã ñược khảo sát biệt, chitosan, dẫn xuất từ N-deacetylation chitin- Phương pháp nghiên cứu polysaccharide tự nhiên từ loài giáp xác sinh khối nấm, ñã Sử dụng phương pháp vật lý, hóa học ñược tìm thấy có khả hấp phụ hoá học vật lý nhiều ion kim Ý nghĩa khoa học thực tiễn ñề tài loại, bao gồm chì, vanadi, platin, bạc, cadimi, crom Chitosan Ý nghĩa khoa học: xác ñịnh ñánh giá ñược khả hấp thu nhận ñược rẻ từ chitin, polyme sinh học phong phú thứ phụ số ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ từ chitosan hai tự nhiên (ñứng sau cellulose) dễ dàng có ñược từ phế Ý nghĩa thực tiễn: thải thuỷ sản [19] Giải ñược phần lượng phế thải vỏ tôm nhà Nước ta có bờ biển dài với sản lượng thủy hải sản lớn Số lượng nhà máy thủy sản ngày nhiều lượng chất thải rắn máy chế biến thuỷ sản; Nghiên cứu tạo ñược loại vật liệu hấp phụ sinh học có khả hấp phụ số ion kim loại nặng (như vỏ tôm, cua, ghẹ, cá…) thải ngày lớn Việc lựa chọn sử Cấu trúc luận văn dụng vỏ tôm thu chitosan làm tác nhân hấp phụ ion kim loại nặng Nội dung luận văn ñược trình bày gồm phần chính: Mở vừa giải ñược phần lượng phế thải vỏ tôm nhà ñầu, Tổng quan, Đối tượng phương pháp nghiên cứu, Kết máy thủy sản, vừa sản xuất ñược tác nhân hấp phụ sinh học có bàn luận, Kết luận kiến nghị, Tài liệu tham khảo Phụ lục khả hấp phụ ion kim loại nặng ñể xử lý nước Chính lý trên, ñịnh thực ñề tài: “Nghiên cứu sử dụng chitosan chiết tách từ vỏ tôm làm tác nhân hấp phụ số ion kim loại nặng môi trường nước” Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CHITOSAN 1.1.1 Khái niệm chitosan Hình 1.2 Cấu trúc phân tử chitin [33] Chitosan sản phẩm biến tính chitin, chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, xay nhỏ thành kích cỡ khác Chitosan ñược khám phá Roughet vào năm 1859, ñược ñặt tên chitosan nhà khoa học người Đức Hoppe Seyler vào năm 1894 Chitosan polymer hữu tự nhiên mang ñiện tích Hình 1.4 Cấu trúc phân tử chitosan [33] dương, ñiều tạo cho chitosan thuộc tính ñặc biệt ñáng kinh ngạc nhóm amit chitin [25] Chitosan polymer không ñộc, có khả phân hủy sinh 1.1.3 Các tính chất chitosan 1.1.3.1 Mức ñộ deacetyl hóa học có tính tương thích mặt sinh học Trong nhiều năm qua, Mức ñộ deacetyl hóa ñặc tính quan trọng trình polymer có nguồn gốc từ chitin, ñặc biệt chitosan ñã ñược ý sản xuất chitosan ảnh hưởng ñến tính chất hóa lý khả loại vật liệu có ứng dụng ngành công ứng dụng chitosan sau Mức ñộ deacetyl hóa nghiệp dược, y học, thực phẩm, xử lý nước thải chitosan vào khoảng 56 – 99% (nhìn chung 80%) Chitin chitosan ñược xem phối tử kim loại 1.1.3.2 Trọng lượng phân tử thông minh, hình thành phức bền với vài ion kim loại [17], Chitosan polymer sinh học có khối lượng phân tử cao hai ñều có khả hấp phụ kim loại Do ñặc tính nhóm Khối lượng chitin thường lớn triệu Dalton sản amino tự cấu trúc chitosan ñược tạo thành deacetyl hóa phẩm chitosan thương phẩm có khối lượng khoảng 100.000 – chitin , phức chelat làm cho khả hấp phụ kim loại 1.200.000 Dalton chitosan tăng gấp ñến lần so với chitin [26] 1.1.2 Cấu trúc hóa học chitosan khác 1.1.3.3 Độ nhớt Độ nhớt nhân tố quan trọng ñể xác ñịnh khối lượng chitin chitosan phân tử chitosan Chitosan phân tử lượng cao thường làm cho Chitosan polymer sinh học có khối lượng phân tử lớn dung dịch có ñộ nhớt cao Trong công thức hóa học, khác biệt chitosan chitin vị trí C(2), ñó nhóm (-NH2) thay nhóm (-COCH3) Footer Page of 126 Header Page of 126 1.1.3.4 Tính tan súc, có khả tạo phức với số kim loại chuyển tiếp như: Chitin tan hầu hết dung môi hữu cơ, ñó Cu(II), Ni(II), Co(II)…nên ñược ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh chitosan tan dung dịch acid pH 6,0 Các acid hữu vực: xử lý nước thải bảo vệ môi trường, dược học y học, nông acetic, formic lactic thường ñược sử dụng ñể hòa tan chitosan nghiệp, công nghiệp, công nghệ sinh học… Thường sử dụng dung dịch chitosan 1% pH 4,0 Chitosan 1.2 CÁC CÔNG ĐOẠN CHÍNH TRONG QUÁ TRÌNH SẢN tan dung dịch HCl 1% không tan H2SO4 XUẤT CHITOSAN TỪ VỎ TÔM [7] H3PO4 Quy trình sản xuất chitosan thô gồm công ñoạn chính: khử khoáng, khử protein kiềm loãng, deacetyl hóa kiềm ñặc 1.1.3.5 Tỷ trọng Trong nghiên cứu dẫn nhiệt cho thấy tỷ trọng Tuy nhiên, hai công ñoạn xử lý kiềm cho phép gộp chitin chitosan từ giáp xác cao (0,39 g/cm ) Mức ñộ deacetyl lại thành giai ñoạn xử lý kiềm ñặc Khi xử lý kiềm có nồng ñộ hóa làm tăng tỷ trọng chitosan [24] cao từ 35% - 45% ñiều kiện nhiệt ñộ thời gian thích hợp 1.1.3.6 Khả kết hợp với nước khả kết hợp với chất xảy ñồng thời phản ứng thủy phân protein, thủy phân lipit béo deacetyl hóa (trường hợp phương pháp giai ñoạn xử lý kiềm) Sự hấp thụ nước chitosan lớn nhiều so với 1.3 SƠ LƯỢC VỀ KIM LOẠI NẶNG cellulose hay chitin Thông thường, khả hấp thụ chitosan 1.3.1 Tác dụng sinh hóa kim loại nặng ñối với người khoảng 581 – 1150% (trung bình 702%), môi trường Kim loại nặng kim loại có khối lượng riêng lớn Khả hấp thụ chất béo chitin chitosan khoảng 31% -170%, chitosan có khả thấp nhiều so với 5g/cm Một vài kim loại nặng cần thiết cho thể sống (bao chitin [24] gồm ñộng vật, thực vật, vi sinh vật) chúng hàm lượng 1.1.3.7 Khả tạo màng ñịnh Zn, Cu, Fe… Tuy nhiên, lượng lớn giới Chitosan có khả tạo màng Màng chitosan ñược sử hạn cho phép trở nên ñộc hại Những nguyên tố Pb, Cd, Ni, dụng nhiều bảo quản thực phẩm Màng chitosan dai, khó Cr… lợi cho thể sống Những kim loại nặng ñi xé rách, có ñộ bền tương ñương với số chất dẻo ñược dùng vào thể sống dạng vết gây ñộc hại làm bao gói [24] 1.3.2 Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng môi trường nước 1.1.4 Các ứng dụng chitosan Các trình sản xuất công nghiệp, trình khai khoáng, Chitosan dẫn xuất với nhiều ñặc tính quý báu trình tinh chế quặng, kim loại, sản xuất kim loại thành phẩm…là có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, có khả tự phân hủy nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng môi trường nước sinh học cao, không gây dị ứng, không gây ñộc hại cho người gia Thêm vào ñó, hợp chất kim loại nặng ñược sử dụng rộng rãi Footer Page of 126 Header Page of 126 10 ngành công nghiệp khác trình tạo màu nhuộm, dạng Fe2+ Khi gặp oxy, Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ Tốc ñộ phản ứng sản phẩm thuộc da, cao su, dệt, giấy, luyện kim, mạ ñiện oxy hóa phụ thuộc vào số yếu tố pH, nhiệt ñộ… nhiều ngành khác…ñó nguồn ñáng kể gây ô nhiễm kim loại 1.4 SỰ HẤP PHỤ KIM LOẠI NẶNG CỦA CHITOSAN nặng 1.4.1 Giới thiệu phương pháp hấp phụ Ở nước ta, phát sinh nước thải chứa kim loại Phương pháp hấp phụ phương pháp phổ nặng lớn công nghệ mạ Nước thải phát sinh trình biến xử lý nước thải nói chung nước thải chứa kim loại mạ kim loại chứa hàm lượng kim loại nặng cao ñộc chất nặng nói riêng Phương pháp hấp phụ ñược sử dụng xử lý nước ñối với sinh vật, gây tác hại xấu ñến sức khỏe người thải chứa hàm lượng chất ñộc hại không cao Quá trình hấp phụ 1.3.3 Tính chất ñộc hại trạng thái tồn crom sắt kim loại nặng xảy bề mặt lỏng dung dịch chứa kim loại môi trường nước thải mạ nặng bề mặt rắn Crom: 1.4.2 Cơ chế hấp phụ kim loại nặng chitosan Trong số kim loại nặng có mặt nước thải mạ, crom Quá trình hấp phụ kim loại nặng chitosan xảy theo chiếm tỷ trọng ñáng kể Crom tồn môi trường nước bước sau: trạng thái oxy hóa khác phụ thuộc vào ñộ pH môi - trường Nói chung chúng tồn môi trường nước hai trạng lớp màng Quá trình ñược thực nhờ khuếch tán ñối lưu thái oxy hóa chủ yếu Cr(III) Cr(VI) Cr(VI) ñộc nhiều - so với Cr(III), ñộc tính gấp 500 lần so với Cr(III) Cr(III) lỏng bao quanh hạt chitosan) Quá trình ñược thực nhờ dạng quan trọng dưỡng chất cần thiết cho trình trao khuếch tán phân tử ñổi chất ñường thể người (ở khối lượng nhỏ) Tuy - nhiên, nồng ñộ cao, oxi hóa thành Cr(VI) dung dịch hạt hấp phụ Ở ñây có hai trình diễn ñó là: trình kiềm ảnh hưởng ñến sức khỏe người khuếch tán bề mặt - ion kim loại nặng ñược khuếch tán theo thứ Các ion kim loại nặng từ lòng dung dịch di chuyển tới Các ion kim loại nặng di chuyển qua lớp màng (lớp màng Sự khuếch tán ion kim loại nặng mao quản bên Sắt: tự từ tâm hấp phụ ñến tâm hấp phụ khác, trình khuếch tán Nước có hàm lượng sắt cao có màu vàng mùi khó mao quản – ion kim loại nặng ñược khuếch tán dọc theo mao chịu Ở nước thải xi mạ, hàm lượng sắt thường lớn, gấp chục, quản ñến tâm hấp phụ Tuy nhiên, chitosan có ñộ xốp nhỏ, số chí trăm lần so với tiêu cho phép Sắt tồn nước lượng mao quản không nhiều, trình khuếch tán ñây dạng sắt (dạng keo hữu cơ, huyền phù), dạng sắt hòa tan chủ yếu trình khuếch tán bề mặt Trong nước thải mạ có pH thấp (pH acid), sắt thường tồn - Quá trình hấp phụ vật lý tâm hấp phụ với ion kim loại nặng lực liên kết tĩnh ñiện liên kết Vander Waals, Footer Page of 126 Header Page of 126 11 12 trình hấp phụ ñây trình tạo phức CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ion kim loại nặng với nhóm chức chitosan Chitosan có nhiều nhóm chức –OH –NH2, nhóm có khả trao ñổi ion H+ hình thành phức với ion kim loại nặng Mối liên kết 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ñược tạo thành từ liên kết cộng hóa trị ion kim loại 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu nguyên tử oxi hay nito có nhóm chức chitosan - Đối tượng nghiên cứu nghiên cứu chitosan tạo thành liên kết phối trí chiết tách từ vỏ tôm – phế liệu nhà máy chế biến thủy sản 1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHITOSAN ĐỂ - Ngoài ra, nghiên cứu sử dụng loại vật liệu XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT xơ dừa, than, diatomite ñể làm chất mang sản xuất vật liệu hấp NAM phụ 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Phương pháp vật lý - Phương pháp xác ñịnh ñộ nhớt - Ngoài ra, nghiên cứu sử dụng số phương pháp vật lý khác phương pháp sấy, nghiền, cân 2.2.2 Phương pháp hóa học 2.2.2.1 Phương pháp sản xuất chitosan theo hai bước xử lý kiềm [7] Nguyên tắc: Vỏ tôm sau loại bỏ muối vô cơ, loại bỏ protein tạp chất thu ñược chitin Chitin sau deacetyl hóa thu ñược chitosan 2.2.2.2 Xác ñịnh hàm lượng cellulose xơ dừa [2] Nguyên tắc: Định lượng cellulose dựa tính chất bền cellulose ñối với tác dụng acid mạnh kiềm mạnh, không bị phân hủy tác dụng acid yếu Các chất khác thường ñi kèm theo cellulose hemicellulose, lignin, tinh bột… bền ñối với tác Footer Page of 126 Header Page of 126 13 14 dụng acid kiềm nên bị oxy hóa phân giải, sau ñó tan vào dung dịch sau xử lý nguyên liệu CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 2.2.2.3 Phương pháp ño quang xác ñịnh hàm lượng kim loại nặng 3.1 THU NHẬN CHITOSAN THÔ TỪ PHẾ LIỆU VỎ TÔM Nguyên tắc: Người ta thường dùng phản ứng hóa học ñể chuyển hợp chất cần phân tích từ màu sang hợp chất có màu Để thu nhận chitosan thô sử dụng phương pháp hai bước xử lý kiềm Kết thu nhận ñược trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1 Kết trình thu nhận chitosan thô: mà mắt người quan sát ñược Bằng cách ño ñộ hấp thu Lượng vỏ tôm Lượng sản Hiệu suất Đặc ñiểm so sánh cường ñộ màu dung dịch ñã biết trước nồng ñộ khô ban ñầu phẩm thu nhận trình thu nhận sản phẩm (dung dịch chuẩn), ta suy nồng ñộ chất cần xác ñịnh (kg) (g) (%) 1,6 33,85 2,74 Mối liên hệ phụ thuộc cường ñộ màu hàm lượng ñược thể qua ñịnh luật Lambert – Beer Xác ñịnh sắt phương pháp trắc quang: [14] Dạng vảy, dai, màu trắng ñục Qua ñó cho ta thấy, hiệu suất trình thu nhận Xác ñịnh crom phương pháp trắc quang: [13] thấp Từ 1,6 kg vỏ tôm khô ban ñầu, sau trình sản xuất thu 2.2.2.4 Phương pháp quang phổ hồng ngoại xác ñịnh cấu trúc ñược 33,85 g thành phẩm Khi hòa tan vào dung dịch acid acetic 2% phân tử chất [28] với tỷ lệ pha: 1g thành phẩm 100 ml dung dịch acid acetic 2% Nguyên tắc: ta thấy tượng hòa tan hoàn toàn, dung dịch thu ñược Kỹ thuật dựa hiệu ứng ñơn giản là: hợp chất hóa suốt, không màu có ñộ nhớt ño ñược 14,05 m2/s học có khả hấp thụ chọn lọc xạ hồng ngoại Sau hấp thụ Thành phẩm mà thu nhận ñược có khả hòa tan hoàn xạ hồng ngoại, phân tử hợp chất hóa học dao toàn vào dung dịch acid acetic 2% theo tỷ lệ pha trên, ñó có ñộng với nhiều vận tốc dao ñộng xuất dải hấp thụ gọi phổ thể khẳng ñịnh sản phẩm sản xuất ñược ñã chitosan, hấp thụ xạ hồng ngoại dạng chitosan thô Các ñám phổ khác có mặt phổ hồng ngoại tương ứng với nhóm chức ñặc trưng liên kết có phân tử hợp chất hóa học 2.2.3 Phương pháp tính toán 2.2.3.1 Lượng ion kim loại nặng hấp phụ vật liệu hấp phụ 2.2.3.2 Hiệu suất trình hấp phụ Footer Page of 126 3.2 ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM CHITOSAN THU NHẬN BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HỒNG NGOẠI Tôi sử dụng phương pháp quang phổ hồng ngoại ñể xác ñịnh cấu trúc chitosan thành phẩm Header Page of 126 15 16 lần kết luận, thành phẩm mà sản xuất ñược ñã chitosan 3.3 NGHIÊN CỨU CHỌN VÀ XỬ LÝ CHẤT MANG Trên sở thành phẩm chitosan ñã sản xuất ñược, nghiên cứu tạo vật liệu có khả hấp phụ ion kim loại nặng Các vật liệu có cấu trúc màng chitosan bao bọc chất mang.Tôi lựa chọn loại vật liệu làm chất mang xơ dừa, diatomite than gỗ Hình Phổ hồng ngoại thành phẩm chitosan Từ phổ hồng ngoại thu nhận ñược từ sản phẩm chitosan mà sản xuất ñược phổ hồng ngoại chitosan chuẩn, ta thấy ñược phổ hồng ngoại sản phẩm chitosan có vị trí ñược tìm thấy Đó vị trí peak có số sóng (cm-1): 3433,71; 2145,37; 1648,14; 1379,66; 1075,28; 895,19; 599,16 Mỗi vị trí peak ñược tìm thấy ñặc trưng cho nhóm chức cấu trúc phân tử chitosan thành phẩm Các nhóm chức tương ứng với số sóng phổ ñược thể bảng 3.2 Bảng 3.2 Kết phân tích phổ hồng ngoại STT Số sóng (cm-1) 3433,71 -OH 1648,14 -NH2 1379,66 -CH2 trung tâm 1075,28 -C-O-C- mạch Nhóm chức 895,19 -C-O-C liên kết glucozit Qua kết phân tích cho ta thấy, thành phẩm sản xuất ñược có ñầy ñủ nhóm chức ñặc trưng phân tử chitosan Từ ñó 3.3.1 Xơ dừa Để tăng hiệu trình phủ chitosan, loại bỏ bớt lignin tạp chất xơ dừa cách ngâm xơ dừa vào dung dịch NaOH 1%, với thời gian ngâm 24 Sau ñó xơ dừa ñược rửa nước trung tính ñể loại bỏ hết xút ñem ñi sấy khô Phân tích hàm lượng cellulose xơ dừa, có ñược kết quả: hàm lượng cellulose xơ dừa ñã xử lí 81,51% 3.3.2 Diatomite: Diatomite ñá trầm tích với thành phần chủ yếu silic oxit Diatomite không chứa chất hữu không hấp phụ Chính lý mà sử dụng diatomite làm chất mang ñể phủ chitosan Trước tiến hành phủ chitosan, hạt diatimite ñược làm nhỏ ñến kích thước cạnh khoảng 1- 1,5 cm ñem ñi rửa sấy khô 3.3.3 Than gỗ Than gỗ chất màu ñen, nhẹ ñược ñiều chế từ gỗ qua trình ñốt (chưng khô) gỗ Để tăng khả dính bám chitosan, than phải qua trình xử lý sơ Trước tiên, ñược làm nhỏ ñến kích thước Footer Page of 126 Header Page of 126 17 cạnh khoảng – 1,5 cm, sau ñó ñem ñi rửa ñể loại bỏ hết tạp chất bám bề mặt, ñem ñi sấy khô 3.4 NGHIÊN CỨU TẠO RA VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ 18 Phương pháp phủ Khối lượng trung bình chitosan chất mang (g) Than gỗ Diatomite Xơ dừa CHITOSAN 0,14 0,13 0,04 3.4.1 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp phủ chitosan lên chất 0,15 0,14 0,11 mang: Từ số liệu bảng 3.3 cho ta thấy lượng chitosan phủ lên chất Bắt nguồn từ ñặc tính chitosan hòa tan ñược dung dịch acid acetic loãng từ trạng thái dung dịch mang xơ dừa phương pháp lớn so với phương pháp Tôi lựa chọn phương pháp ñể tiến hành phủ chitosan lên ñông tụ tạo hạt chitosan hay chitosan – cellulose cách dùng chất mang tạo vật liệu hấp phụ xút Tôi tiến hành phủ chitosan lên chất mang theo phương pháp 3.4.2 Kết phủ chitosan lên xơ dừa sau: Qua trình phủ, nhận thấy Chitosan bám lên xơ - Phương pháp 1: dừa dễ dàng nhiều so với hai loại vật liệu lại, với mẫu Chất mang sau ñã xử lý ñược ngâm vào dung dịch xơ dừa có khối lượng khoảng 3g khối lượng trung bình chitosan – acid acetic pha với tỉ lệ 1g chitosan 100 ml acetic chitosan bám lên mẫu 0,36 g Đó cấu trúc chitosan acid 2% Sau ñó lấy ñem ñi sấy khô mẫu ñến khối lượng không gần giống với cấu trúc cellulose sợi xơ dừa Khi phủ lên xơ ñổi (nhiệt ñộ sấy khoảng 110 – 120 C, sấy giờ) ñem cân ñể dừa màng chitosan không bọc hết sợi xơ dừa mà tính lượng chitosan bám mẫu tập trung phần trống búi sợi xơ dừa, liên kết sợi xơ - Phương pháp 2: dừa lại với Các chất mang sau ñã xử lý ñược ngâm vào dung dịch 3.4.3 Kết phủ chitosan lên than chitosan – acid acetic pha với tỉ lệ 1g chitosan 100 ml acetic Đối với chất mang than, chitosan tạo màng chủ yếu acid 2% Sau ñó, lấy tiếp tục ngâm chất mang vào dung dịch phần bề mặt xù xì, gấp khúc cục than, lượng chitosan NaOH 5% ñể thực ñông tụ tạo màng chitosan chất bám lên ñó không nhiều Với mẫu than có khối lượng mang khoảng 10g khối lượng trung bình chitosan bám lên mẫu Các mẫu sau ngâm xong ñược rửa lại nước trung tính dể loại bỏ hết NaOH dư, ñem ñi sấy khô ñến khối lượng không ñổi ñem cân lại ñể tính lượng chitosan bám mẫu 0,31g 3.4.4 Kết phủ chitosan lên diatomite Với mẫu diatomite có khối lượng khoảng 15g khối Bảng 3.3 Khối lượng trung bình chitosan bám chất lượng trung bình chitosan bám lên mẫu 0,34g Hình ảnh mang sau phủ chụp qua kính hiển vi cho thấy chitosan bám lên phần gồ Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 19 20 ghề bề mặt diatomite, mắt thường ta khó nhận biết ñược hấp phụ bọc chitosan tốt, lượng crom sắt bị loại bỏ cao lớp màng chitosan bao bọc nhiều so với chất mang không bọc chitosan Hiệu suất 3.5 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MỘT SỐ KIM LOẠI trình hấp phụ vật liệu hấp phụ bọc chitosan ñạt ñược tốt NẶNG CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ: ñối với trình hấp phụ sắt Lượng sắt bị loại bỏ ba vật liệu Trong phần nghiên cứu này, lựa chọn kim loại nặng hấp phụ bọc chitosan ñạt 80% Trong chất mang không sắt crom ñể khảo sát khả hấp phụ vật liệu hấp phụ bọc chitosan lượng sắt bị loại bỏ 40% Đối với trình mà ñã nghiên cứu tạo ñược hấp phụ crom, hiệu suất hấp phụ ñạt ñược cao xơ dừa bọc Để khảo sát hiệu hấp phụ crom sắt vật liệu hấp chitosan than bọc chitosan Lượng crom bị loại bỏ phụ lựa chọn thông số thích hợp cho trình hấp phụ, trước 62,5% 57,5% tiên, tiến hành thí nghiệm dung dịch chuẩn chứa crom 3.5.2 Ảnh hưởng pH ñến khả hấp phụ sắt Dung dịch chuẩn ñược ñiều chế từ dung dịch gốc: Tôi tiến hành thí nghiệm ngâm vật liệu hấp phụ vào dung dung dịch sắt có nồng ñộ sắt 1000 mg/l dung dịch crom có nồng dịch chuẩn với thông số pH thay ñổi: 1,3,5,7,9; cố ñịnh ñộ crom 1000 mg/l Dung dịch chuẩn chứa ñồng thời sắt thông số như: Nồng ñộ sắt crom dung dịch chuẩn ban ñầu crom ñều 20 mg/l; thời gian hấp phụ 15 giờ; thể tích dung dịch chuẩn 3.5.1 Khảo sát khả hấp phụ sắt crom vật liệu hấp cho hấp phụ 0.1 lít phụ 3.5.2.1 Kết hấp phụ sắt phụ, tiến hành thí nghiệm hấp phụ Một thí nghiệm ñối với vật liệu hấp phụ ñã bọc chitosan mà ñã nghiên cứu tạo ñược, 35 Hàm lượng sắt hấp phụ 1g chitosan (mg) Để khảo sát khả hấp phụ sắt crom vật liệu hấp 33.2 30 25 20 thí nghiệm hấp phụ với loại chất mang không bọc chitosan Hai thí nghiệm ñược thực với ñiều kiện tiến hành sau: Ngâm vật liệu hấp phụ chất mang không bọc chitosan vào dung dịch chuẩn với nồng ñộ sắt crom dung dịch chuẩn ban ñầu ñều 20 mg/l; pH = 3; thời gian hấp phụ 15 giờ; thể tích dung dịch chuẩn cho hấp phụ 0,1 lít Các kết thí nghiệm cho ta thấy tượng hấp phụ crom sắt có xảy ñối với vật liệu hấp phụ có bọc chitosan chất mang không bọc chitosan Khả loại bỏ sắt crom vật liệu Footer Page 10 of 126 Than bọc chitosan 17.23 Diatomite bọc chitosan 15 Xơ dừa bọc chitosan 10.82 10 5 pH Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn hàm lượng sắt hấp phụ 1g chitosan bọc vật liệu hấp phụ thay ñổi pH Header Page 11 of 126 21 22 3.5.2.2 Kết hấp phụ crom 3.5.3.2 Kết hấp phụ crom 110.71 Than bọc chitosan Diatomite bọc chitosan 25 20 Xơ dừa bọc chitosan 15 10 12.23 8.35 100 80 64.89 (mg) 30 Hàmlượng Cromhấpphụtrên1g chitosan 37.8 35 (mg) Hàm lượng Crom hấp phụ lên g chitosan 120 40 60 Than bọc chitosan Diatomit bọc chitosan Xơ dừa bọc chitosan 37.80 40 20 16.36 14.52 8.35 0 20 50 80 95 100 Nồng ñộ Crom ban ñầu (mg/l) pH Hình 3.21 Đồ thị biểu diễn hàm lượng crom hấp phụ 1g chitosan Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn hàm lượng crom hấp phụ 1g chitosan bọc vật liệu hấp phụ thay ñổi pH bọc vật liệu hấp phụ thay ñổi nồng ñộ crom ban ñầu 3.5.3 Ảnh hưởng nồng ñộ kim loại ban ñầu ñến khả dung dịch chuẩn 3.5.4 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ ñến khả hấp phụ hấp phụ vật liệu hấp phụ Tôi tiến hành thí nghiệm ngâm vật liệu hấp phụ vào dung vật liệu hấp phụ: dịch chuẩn với dung dịch chuẩn có khoảng nồng ñộ kim Tôi tiến hành thí nghiệm ngâm vật liệu hấp phụ vào dung loại crom sắt thay ñổi: mg/l, 20 mg/l, 50 mg/l, 80 mg/l, 95 mg/l, dịch chuẩn với khoảng thời gian hấp phụ thay ñổi: 3h, 6h, 9h, 15h, 100 mg/l; cố ñịnh thông số: pH = 1; thời gian hấp phụ 15h; 24h, 36h; cố ñịnh thông số: pH = 1; nồng ñộ sắt crom thể tích dung dịch chuẩn cho hấp phụ: 0,1lít ban ñầu dung dịch chuẩn 20 mg/l; thể tích dung dịch chuẩn 3.5.3.1 Kết hấp phụ sắt cho hấp phụ: 0,1lít Tôi sử dụng mẫu loại vật liệu hấp phụ ñể tiến hành thí nghiệm 98.21 100 3.5.4.1 Kết hấp phụ sắt 80 70.21 120 Than bọc chitosan 60 Diatomite bọc chitosan Xơ dừa bọc chitosan 40 33.20 19.09 20 19.79 19.36 20 50 80 95 100 Nồng ñộ s ban ñầu (mg/l) Hình 3.22 Đồ thị biểu diễn hàm lượng sắt hấp phụ 1g chitosan bọc vật liệu hấp phụ thay ñổi nồng ñộ sắt ban ñầu dung dịch chuẩn %sắt bị loại khỏi dungdịchchuẩnbanñầu (mg) Hàmlượng sắt hấpphụtrên1 g chitosan 120 100 80 Than bọc chitosan 60 Diatomit bọc chitosan Xơ dừa bọc chitosan 40 20 0 10 15 20 25 30 35 Hình 3.24 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian hấp phụ ñến trình hấp phụ sắt Footer Page 11 of 126 40 Thời gian (h) Header Page 12 of 126 23 24 3.5.4.2 Kết hấp phụ crom vật liệu hấp phụ Với mẫu nước thải lấy ngày 29/12, lượng nước thải ñể loại vật liệu xử lý 150 ml mẫu Còn %Crombị loại khỏi dung dịchbanñầu 120 100 mẫu nước thải lấy ngày 18/1, lượng nước thải ñể loại vật liệu xử 80 Than bọc chitosan 60 Diatomit bọc chitosan Xơ dừa bọc chitosan 40 lý 100 ml mẫu Các ñiều kiện tiến hành thí nghiệm: pH 1, thời gian hấp phụ 15h Quá trình hấp phụ ñược thực cách ngâm vật liệu hấp phụ vào dung dịch nước thải 20 10 15 20 25 30 35 120 40 Thời gian (h) Hình 3.25 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian hấp phụ ñến trình hấp phụ crom 3.6 THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY CƠ KHÍ MẠ NHẰM LOẠI BỎ % Fe % Cr bị loại bỏ khỏi dung dịch 97.12 100 86.49 93.39 91.32 84.66 80 Hiệu suất trình hấp phụ sắt Hiệu suất trình hấp phụ crom 60 40 20 MD1 MD2 MD3 MD4 MX1 MX2 MX3 Mẫu KIM LOẠI SẮT VÀ CROM: Nước thải mà sử dụng phần nghiên cứu ñược lấy nhà máy khí mạ, phường Hòa Minh, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng Kết phân tích mẫu nước thải ban ñầu nhà máy (mẫu lấy ngày 29/12/2010 ngày 18/1/2011) ñược liệt kê bảng sau: Bảng 3.7 Kết phân tích mẫu nước thải ban ñầu: Hình 3.26 Kết xử lý nước thải nhà máy khí mạ vật liệu diatomite bọc chitosan xơ dừa bọc chitosan Kết hấp phụ cho thấy, loại vật liệu hấp phụ dùng ñể xử lý nước thải nhà máy khí mạ, vật liệu diatomite bọc chitosan hấp phụ sắt crom tốt so với xơ dừa bọc chitosan Lượng sắt crom bị loại bỏ vật liệu diatomite bọc chitosan ñạt Chỉ tiêu phân tích Fe tổng số (mg/l) Cr tổng số (mg/l) ñược cao mẫu MD3 MD4 Lượng sắt bị loại bỏ lên ñến Mẫu ngày 29/12 107 44,9 90%, lượng crom bị loại bỏ 80% Những mẫu lại hàm Mẫu ngày 18/01 83,2 29,6 lượng sắt bị loại bỏ 60%, có mẫu MX3 vật liệu hấp phụ Ở phần thử nghiệm xử lý nước thải nhà máy khí mạ xơ dừa bọc chitosan có hàm lượng sắt bị loại bỏ ñạt 90%, này, sử dụng loại vật liệu xơ dừa bọc chitosan diatomite ñối với crom phần trăm crom bị loại bỏ có thấp Mặt khác, bọc chitosan ñể thực trình hấp phụ thể tích mẫu nước thải ñem ñi xử lý giảm hiệu xử lý Để vừa xử lý ñược ñồng thời crom sắt, chọn lượng ñạt ñược cao hơn, cụ thể, mẫu ngày 18/1 có hiệu suất trình chitosan vật liệu hấp phụ dùng xử lý mẫu nước thải khoảng hấp phụ sắt crom cao so với mẫu ngày 29/12 ñối với gần 1g, thay ñổi thể tích mẫu nước thải ñể xem xét khả hấp phụ vật liệu hấp phụ diatomite bọc chitosan va xơ dừa bọc chitosan Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu tiến hành thực nghiệm, ñã rút ñược số kết luận sau: Đã thu nhận ñược thành phẩm chitosan thô từ nguyên liệu vỏ tôm với phương pháp sản xuất chitosan theo hai bước xử lý kiềm Nghiên cứu thành công việc phủ màng chitosan lên ba loại vật liệu xơ dừa, diatomite than gỗ Các vật liệu phủ chitosan sử dụng ñể xử lý kim loại môi trường nước Khảo sát khả làm giảm hàm lượng sắt crom môi trường nước với vật liệu phủ màng chitosan Đã khảo sát ñược số yếu tố ảnh hưởng pH, nồng ñộ kim loại ban ñầu, thời gian hấp phụ ñến trình hấp phụ sắt crom sử dụng vật liệu hấp phụ ñã chế tạo ñược Dùng hai vật liệu hấp phụ ñã chế tạo ñược xơ dừa bọc chitosan diatomite bọc chitosan ñể thử nghiệm xử lý nước thải nhà máy khí mạ Hiệu suất hấp phụ ñạt khoảng 50% ñối với hai trình hấp phụ crom sắt KIẾN NGHỊ Nghiên cứu thêm ñiều kiện ảnh hưởng ñến trình tạo màng chitosan lên chất mang nhằm nâng cao hiệu tạo màng chitosan lên chất mang Nghiên cứu cải thiện thêm số ñặc ñiểm màng chitosan, nhằm làm tăng hiệu hấp phụ vật liệu hấp phụ từ chitosan Nghiên cứu thêm số yếu tố ảnh hưởng ñến trình hấp phụ sắt crom lên vật liệu hấp phụ tạo từ chitosan Footer Page 13 of 126 26 Nghiên cứu cải thiện tính vật liệu hấp phụ từ chitosan ñã sản xuất ñược ñể nâng cao hiệu xử lý kim loại nặng có nguồn nước thải nhà máy khí mạ ... lục khả hấp phụ ion kim loại nặng ñể xử lý nước Chính lý trên, ñịnh thực ñề tài: Nghiên cứu sử dụng chitosan chiết tách từ vỏ tôm làm tác nhân hấp phụ số ion kim loại nặng môi trường nước Footer... phải giải chiết tách vỏ tôm Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tạo vật liệu hấp phụ từ Một hướng ñể loại bỏ kim loại chitosan khảo sát hiệu hấp phụ số ion kim loại nặng năm gần ñây dùng hấp phụ sinh... sinh học có khả hấp phụ số ion kim loại nặng (như vỏ tôm, cua, ghẹ, cá…) thải ngày lớn Việc lựa chọn sử Cấu trúc luận văn dụng vỏ tôm thu chitosan làm tác nhân hấp phụ ion kim loại nặng Nội dung

Ngày đăng: 20/05/2017, 15:42

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan