NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM RHODAMINE B CỦA BÃ MÍA CHƯA BIẾN TÍNH & BÃ MÍA BIẾN TÍNH

LUẬN VĂN SIÊU CẤP CHANNEL

Bã mía qua xử lý bằng NaOH có khả năng hấp phụ Rhodamine B trong dung dịch nước với hiệu suất khá cao. Luận văn này sẽ là cơ sở cho việc tiếp tục các hướng nghiên cứu, nhằm ứng dụng các VLHP chế tạo từ bã mía vào quá trình xử lý nguồn nước bị ô nhiễm trong thực tế

vectorstock.com/1593604

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection DẠY KÈM QUY NHƠN DISSERTATION PHÁT TRIỂN NỘI DUNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM RHODAMINE B CỦA BÃ MÍA CHƯA BIẾN TÍNH & BÃ MÍA BIẾN TÍNH BẰNG NAOH (2018) PDF VERSION | 2018 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

ĐẠI HỌC ĐÀ NĂNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC 

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM RHODAMINE B CỦA BÃ MÍA CHƯA BIẾN TÍNH & BÃ MÍA BIẾN TÍNH BẰNG NAOH Sinh viên thực hiện

:Trần Thị Thu Vân

Lớp

: 14CHP

Chuyên ngành

: Hóa Phân tích – Môi trường

Khóa

: 2014 – 2018

Giảng viên hướng dẫn

: TS. Bùi Xuân Vững

Đà Nẵng, tháng 4 năm 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NĂNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC 

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM RHODAMINE B CỦA BÃ MÍA CHƯA BIẾN TÍNH & BÃ MÍA BIẾN TÍNH BẰNG NAOH Sinh viên thực hiện

: Trần Thị Thu Vân

Lớp

: 14CHP

Chuyên ngành

: Hóa Phân tích – Môi trường

Khóa

: 2014 – 2018

Giảng viên hướng dẫn

: TS. Bùi Xuân Vững

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA HÓA

NHIỆM VỤ LÀM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : TRẦN THỊ THU VÂN Lớp

: 14 CHP

1. Tên đề tài: “ Nghiên cứu khả năng hấp phụ thuốc nhuộm rhodamine B từ bã mía chưa biến tính và bã mía biến tính bằng NaOH ” 2. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ - Nguyên liệu: Bã mía được lấy từ cơ sở bán nước mía phường Hòa Khánh Nam, quận Liên Chiểu, Đà Nẵng.

- Hóa chất: Rhodamine B ( xuất xứ Trung Quốc), NaOH rắn (xuất xứ từ Trung Quốc), dung dịch HCl đặc ( xuất xứ từ Trung Quốc).

- Dụng cụ: Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV Lambda A25 , máy đo pH Jenway, máy khuấy, máy nghiền thông dụng, tủ sấy, cân phân tích , các loại pipet, buret, bình tam giác, cốc, bình định mức...

3. Nội dung nghiên cứu - Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ từ bã mía chưa qua xử lý đối với Rhodamine B trong môi trường nước.

- Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ từ bã mía đã qua xử lý NaOH chế tạo từ bã mía đối với Rhodamine B trong môi trường nước.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ từ bã mía chưa qua xử lý và đã qua xử lí NaOH đối với Rhodamine B trong môi trường nước.

4. Giáo viên hướng dẫn: TS. Bùi Xuân Vững 5. Ngày giao đề tài: 1/8/2017 6. Ngày hoàn thành đề tài: 23/4/2018

Chủ nhiệm khoa

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS.Lê Tự Hải

TS. Bùi Xuân Vững

LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình làm nghiên cứu và hoàn thành báo cáo khóa luận này, chúng tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc chúng tôi xin được bày tỏ sự cảm ơn chân thành đến: Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng, ban chủ nhiệm khoa Hóa đã tạo điều kiện cho chúng tôi được trải nghiệm thực tế, tiếp xúc gần hơn với công việc của mình. Và đặc biệt là các thầy cô giáo trong khoa Hóa đã truyền đạt nhiều kiến thức quý báu để chúng tôi làm hoàn thành tốt bài báo cáo này.

Xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Xuân Vững đã luôn theo sát, hướng dẫn, chỉ bảo tận tình chúng tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.

Mặc dù đã nỗ lực để hoàn thành báo cáo này song vì kiến thức bản thân còn hạn chế, quá trình làm việc thực tế khó tránh khỏi thiết sót. Chúng tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn.

Sinh viên TRẦN THỊ THU VÂN

MỤC LỤC MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................ 3 1.1. Tổng quan về thuốc nhuộm .............................................................................. 1 1.1.1. Khái niệm thuốc nhuộm .............................................................................. 1 1.1.2. Cách gọi tên thuốc nhuộm .......................................................................... 1 1.1.3. Cấu tạo chung tạo nên màu sắc thuốc nhuộm ........................................... 1 1.1.4. Phân loại thuốc nhuộm............................................................................... 2 1.2. Tổng quan về thuốc nhuộm Rhodamine B ....................................................... 3 1.2.1. Một vài nét về Rhodamine B ...................................................................... 3 1.2.2. Công thức cấu tạo và tính chất hóa lý của Rhodamine ............................. 4 1.2.3. Độc tính của thuốc nhuộm Rhodamine B .................................................. 5 1.2.4. Ứng dụng và tình hình sử dụng của thuốc nhuộm Rhodamine B ............... 6 1.3. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ ................................................................. 7 1.3.1. Hiện tượng hấp phụ .................................................................................... 7 c. Hấp phụ trong môi trường nước....................................................................... 8 1.4. Giới thiệu về phương pháp phân tích trắc quang .............................................. 9 1.4.1. Cơ sở của phương pháp phân tích trắc quang ........................................... 9 1.4.2. Các phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang ....................... 10 1.5. Giới thiệu về VLHP bã mía ............................................................................ 11 1.5.1 Tổng quan bã mía tại việt nam .................................................................. 11 1.5.2. Thành phần có trong bã mía ..................................................................... 12 1.5.3. Tình hình nghiên cứu sử dụng bã mía làm VLHP xử lý môi trường trên thế giới và tại Việt Nam..................................................................................................... 13 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................... 15 2.1. Hóa chất và thiết bị ........................................................................................ 15 2.1.1. Hoá chất ................................................................................................... 15 2.1.2. Thiết bị ...................................................................................................... 15 2.1.3. Pha hóa chất ............................................................................................. 15

2.2. Chuẩn bị các VLHP và khảo sát một số đặc trưng đặc trưng của các VLHP . 16 2.2.1 Chuẩn bị các VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và xử lý bằng NaOH ....... 16 2.2.2. Một số đặc trưng cấu trúc của các VLHP ............................................... 17 2.3. Dựng đường chuẩn xác đinh nồng độ thuốc nhuộm Rhodamine B ............... 17 2.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ củ a VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH .............................................................. 18 2.4.1. Ảnh hưởng của pH.................................................................................... 18 2.4.2. Ảnh hưởng của thời gian .......................................................................... 18 2.4.3. Ảnh hưởng của khối lượng ...................................................................... 19 2.4.4. Ảnh hưởng của kích thước các VLHP đến hiệu suất hấp phụ ................. 19 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 20 3.1 Khảo sát đặc trưng cấu trúc của các VLHP..................................................... 20 3.1.1. Kết quả đo ảnh SEM ................................................................................. 20 3.1.2. Phổ hồng ngoại (IR) ................................................................................ 21 3.2. Dựng đường chuẩn xác đinh nồng độ thuốc nhuộm Rhodamine B ............... 22 3.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ c ủ a VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH .............................................................. 23 3.3.1. Ảnh hưởng của pH.................................................................................... 23 3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian .......................................................................... 25 3.3.3. Ảnh hưởng của khối lượng ....................................................................... 26 3.3.4 Ảnh hưởng của kích thước các VLHP đến hiệu suất hấp phụ .................. 28 KẾT LUẬN ................................................................................................................ 30 KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT ........................................................................................ 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 32

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.2: Thành phần hoá học của bã mía [7] ........................................................ 12 Bảng 3.1: Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ RhodaminB ................ 22 Bảng 3.2: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ của các VLHP ....................... 24 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất (%) hấp phụ của VLHP1........... 25 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của khối lượng các VLHP đến hiệu suất hấp phụ ................. 27 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của kích thước các VLHP đến hiệu suất hấp phụ của chúng ................................................................................................................................... 28

DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 : Công thức cấu tạo Rhodamine B ............................................................... 4 Hình 1.2 : Tinh thể Rhodamine B............................................................................... 5 Hình 3.1 : Ảnh SEM của VLPH từ bã mía chưa qua xử lý ...................................... 20 Hình 3.2 : Ảnh SEM của VLPH từ bã mía đã xử lý bằng NaOH ............................. 20 Hình 3.3 : Phổ hồng ngoại của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý ............................. 21 Hình 3.4 : Phổ hồng ngoại của VLHP từ bã mía đã qua xử lý bằng NaOH. ........... 21 Hình 3.5 : Đường chuẩn xác định nồng độ Rhodamine B ........................................ 23 Hình 3.6 : Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào pH của VLHP1, VLHP2 ......... 24 Hình 3.7 Sơ đồ sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ của VLHP1 và VLHP2 ................. 26 Hình 3.8 : Sơ đồ ảnh hưởng của khối lượng VLHP1, VLHP2 đến hiệu suất hấp phụ ................................................................................................................................... 27 Hình 3.9 : Biểu đồ ảnh hưởng của kích thước các VLHP đến hiệu suất hấp phụ của chúng ......................................................................................................................... 29

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Tên viết tắt

Tên đầy đủ

VLHP

Vật liệu hấp phụ

VLHP1

Vật liệu hấp phụ từ bã mía chưa xử lý

VLHP2

Vật liệu hấp phụ từ bã mía đã qua xử lý bằng NaOH

MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây phát triển kinh tế gắn với bảo vệ môi trường là chủ đề tập trung sự quan tâm của nhiều nước trên thế giới. Một trong những vấn đề đặt ra cho các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam là cải thiện môi trường ô nhiễm từ các chất độc hại do nền công nghiệp tạo ra. Điển hình như các ngành công nghiệp cao su, hóa chất, công nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược, luyện kim, xi mạ, giấy, đặc biệt là ngành dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ và chiếm kim ngạch xuất khẩu cao của Việt Nam. Ở nước ta hầu hết các cơ sở sản xuất dệt nhuộm chỉ xử lí nước thải sơ bộ thậm chí có thể thải trực tiếp ra môi trường. Dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước không chỉ gây ảnh hưởng đến bề mặt nước mặt mà các nguồn nước ngầm cũng bị ô nhiễm vô cùng nghiêm trọng. Vì vậy bên cạnh việc nâng cao ý thức bảo vệ môi trường của con người và xiết chặt công tác quản lí thì việc tìm ra phương pháp xử lí nước thải dệt nhuộm để loại bỏ các ion kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ độc hại ra khỏi môi trường nước có ý nghĩa hết sức quan trọng.

Nguồn phát sinh ra nước thải ngành dệt nhuộm ở rất nhiều công đoạn khác nhau, thay đổi theo từng loại sản phẩm. Nhưng đặt trưng chính của loại nước thải này là có pH, nhiệt độ, COD cao và độ màu tương đối cao. Do vậy việc xử lí nước thải dệt nhuộm thường gặp nhiều khó khăn do thuốc nhuộm Rhodamine B có tính chất rất bền, cấu tạo phức tạp dẫn nên chi phí để xử lí nước thải thường rất cao. Do đó việc nghiên cứu xử lí ô nhiễm thuốc nhuộm trong nước nước thải bằng các vật liệu hấp phụ (VLHP) có giá thành thấp, thân thiện với môi trường như bã mía là việc cần thiết. Bã mía ( phụ phẩm của ngành công nghiệp mía đường) đang được đánh giá là tiềm năng để chế tạo các VLHP để sử lí ô nhiễm môi trường.

Rhodamin B là một trong những loại thuốc nhuộm được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dệt nhuộm, thường được sử dụng trực tiếp để nhuộm màu vải, sợi bông hay nhuộm giấy, nhuộm tre nứa, mành trúc da và chế mực viết. Đặc biệt trong quá trình chế biến thực phẩm để tạo cho thực phẩm có màu sắc đẹp, bắt mắt người ta đã sử dụng phẩm màu này. Rhodamin B khi vào cơ thể gây ảnh hưởng đến gan, thận hoặc tồn dư trong người lâu ngày gây độc hại đến cơ thể con người,

đặt biệt có thể gây ung thư. Nồng độ Rhodamin B trong nước quá cao sẽ cản trở sự hấp thụ của oxi vào nước từ không khí do đó làm ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của các động thực vật, gây ra hiện tượng xáo trộn hoạt động của vi sinh vật và ảnh hưởng đến quá trình làm sạch của nước.

Xuất phát từ những lí do trên, trong luận văn này chúng tôi thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu khả năng hấp phụ thuốc nhuộm rhodamine B từ bã mía chưa biến tính và biến tính bằng NaOH ”. Nghiên cứu nhằm tìm kiếm giải pháp xử lí thuốc nhuộm Rhodamine B với chi phí thấp khả nghi và thân thiện với môi trường.

Với mục đích đó, trong đề tài chúng tôi nghiên cứu các nội dung sau: - Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ từ bã mía chưa qua xử lý đối với Rhodamine B trong môi trường nước.

- Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ từ bã mía đã qua xử lý NaOH chế tạo từ bã mía đối với Rhodamine B trong môi trường nước.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ từ bã mía chưa qua xử lý và đã qua xử lí NaOH đối với Rhodamine B trong môi trường nước.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về thuốc nhuộm 1.1.1. Khái niệm thuốc nhuộm Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu (có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc cũng như chủng loại, hấp thụ mạnh một phần nhất định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt trong những điều kiện quy định (tính gắn màu) [5].

1.1.2. Cách gọi tên thuốc nhuộm Gồm 3 phần: - Phần thứ nhất: Viết cả chữ chỉ tên phân lớp kĩ thuật của thuốc nhuộm.

- Phần thứ hai: Viết cả chữ, thường là các tính từ chỉ màu sắc của thuốc nhuộm.

- Phần thứ ba: Được viết bằng chữ và chữ số chỉ sắc thái và cường độ của thuốc nhuộm. Để chỉ cường độ màu người ta dùng 2 chữ cái đi liền với nhau như BB, RR...hoặc thêm vào các chữ số như: 2R, 6B,4G [5].

1.1.3. Cấu tạo chung tạo nên màu sắc thuốc nhuộm Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay con người hầu như chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân hủy. Màu sắc của thuốc nhuộm có được là do cấu trúc hóa học: một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Theo quan điểm của Butlervo và Alektsev năm 1876 O.Witt thì hợp chất hữu cơ mang màu là do phân tử của chúng có chứa những nhóm mang màu, đó là những nhóm nguyên tử chưa bão hòa hóa trị.

Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ điện tử π không cố định. Những nhóm mang màu quan trọng là: >C=C<( nhóm etylen); >C=N-( nhóm azometyl); -N=N-( nhóm azo);-NO2( nhóm nitro);-N=O( nhóm nitrozo); =C=O (nhóm cacbonyl).

Ngoài những nhóm mang màu thì nhóm trợ màu giúp cho màu sắc sâu hơn.

Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử như: ̶ NH2 ,̶ COOH, 1

SO3H, OH… đóng vai trò tăng cường màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển năng lượng của hệ điện tử [5].

1.1.4. Phân loại thuốc nhuộm Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hoá học, màu sắc, phạm vi sử dụng. Có hai cách phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất: -

Phân loại theo cấu trúc hoá học gồm có: thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm

antraquinon, thuốc nhuộm triarylmetan, thuốc nhuộm phtaloxiamin [8].

Phân loại theo đặc tính áp gồm có: thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc

-

nhuộm lưu hoá, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm bazơ cation, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính [8]. Ở đây, tôi chỉ đề cập đến một số loại thuốc nhuộm nhằm làm sáng tỏ hơn

-

về loại thuốc nhuộm sử dụng trong phần thực nghiệm của đề tài.

Thuốc nhuộm azo: Nhóm mang màu là nhóm azo( –N=N–) phân tử thuốc nhuộm có một nhóm azo( monoazo) hay nhiều nhóm azo( điazo, triazo, polyazo) [5], [6]. + Nếu nhóm trợ màu mang tính bazơ có các nhóm đẩy electron mạnh như : –NH2, –NR2… gọi là thuốc nhuộm azo-bazơ. + Nếu nhóm trợ màu có tính axit do các nhóm thế –OH, –COOH, –SO3H gọi là thuốc nhuộm azo-axit. Đây là họ thuốc nhuộm quan trọng nhất và có số lượng lớn nhất chiếm khoảng 60 – 70% số lượng các thuốc nhuộm tổng hợp. Phần lớn thuốc nhuộm được sử dụng là thuốc nhuộm azo. Đây là phẩm nhuộm có màu sắc tươi sáng do sự hiện diện của một hoặc một vài nhóm azo(–N=N–) tạo hệ liên hợp với cấu trúc nhân thơm. Ưu điểm của thuốc nhuộm azo là sử dụng đơn giản và giá rẻ. Tuy nhiên hiện nay phẩm nhuộm azo bị cấm sử dụng ở hầu hết các nước trên thế giới vì khả năng gây ung thư mạnh [5], [6].

Thuốc nhuộm trực tiếp: Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu là những hợp chất màu hoà tan trong nước, có khả năng bắt màu vào một số vật liệu như các sợi xenlulo, giấy, tơ tằm và sợi polyamit một các trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm.

Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp có nhóm azo (92%), một số ít là dẫn xuất 2

dioazin và flatoxianim, tất cả được sản xuất dưới dạng muối natri của axit sunforic hoặc cacbonyl hữu cơ, một vài trường hợp được sản xuất dưới dạng muối amoni và kali nên được viết dưới dạng tổng quát là: Ar–SO3–Na (Ar: gốc hữu cơ mang màu thuốc nhuộm) Khi hoà tan vào nước thuốc nhuộm phân ly như sau: Ar–SO3–Na → Ar-SO3- + Na+ Ar–SO3-: là ion mang màu có điện tích âm.

Thuốc nhuộm trực tiếp chỉ có hiệu suất bắt màu cao 90% khi nhuộm màu nhạt ở nồng độ thấp, còn đối với những màu đậm, lượng thuốc nhuộm bị thải ra tương đối lớn.

Do có khả năng tự bắt màu, đơn giản trong sử dụng và rẻ tiền nên thuốc nhuộm trực tiếp được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như ngành dệt vải, sợi bông, hàng dệt kim từ bông.

Thuốc nhuộm axit: Là muối của axit mạnh và bazơ mạnh chúng tan trong nước phân ly thành ion: Ar–SO3–Na → Ar–SO3- + Na+ Ar–SO3- : là ion mang màu có điện tích âm.

Ar–SO3- tạo liên kết ion với tâm tích điện dương của vật liệu. Thuốc nhuộm axit có khả năng tự nhuộm màu tơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit) trong môi trường axit. Xét về cấu tạo hoá học có 79% thuốc nhuộm axit azo, 10% là antraquion, 5% là triarylmetan và 6% là lớp hoá học khác [5], [6].

1.2. Tổng quan về thuốc nhuộm Rhodamine B 1.2.1. Một vài nét về Rhodamine B Rhodamine là một trong những thuốc nhuộm, được sử dụng chủ yếu để nhuộm len, lụa và làm laser công suất màu. Ngoài ra, Rhodamine còn được dùng để nhuộm tế bào trong công nghệ sinh học.

Nhìn chung, các thuốc nhuộm Rhodamine khá độc, tan nhiều trong nước, methanol, ethanol. Các thuốc nhuộm Rhodamine có màu sắc tươi sáng, hấp dẫn nên người ta còn dùng để nhuộm màu thực phẩm, nhuộm vải sợi… điều này không đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng [16].

3

1.2.2. Công thức cấu tạo và tính chất hóa lý của Rhodamine Rhodamine là một hợp chất hóa học, là một thành phần của phẩm màu công nghiệp.

Công thức phân tử: C28H31N2O3Cl. Khối lượng phân tử: 479,02 g/mol (Rhodamine B, 1996).

Công thức cấu tạo của Rhodamine B.

(Nguồn: UV- Việt Nam) Hình 1.1: Công thức cấu tạo Rhodamine B [9-(2-carboxyphenyl)-6-diethylamino-3-xanthenylidene]-diethylammonium chloride.

Tên gọi khác của Rhodamine B: - R.60, Tetraethyl rhodamine; - D & C Red No.19 - Rhodamine B chloride - C.I. Basic Violet 10 - C.I. 45170.

Tính chất hóa lý của Rhodamine B: - Rhodamine B là những tinh thể màu tối, có ánh xanh, ở dạng bột có màu tím đỏ.

4

Hình 1.2 : Tinh thể Rhodamine B (Nguồn: Alibaba.com) Điểm nóng chảy: 210 0C, 483 K, 410 0F; nhiệt độ nóng chảy khoảng 2100C đến 2110C. Rhodamine B là một thuốc nhuộm lưỡng tính, độc hại tan tốt trong methanol, ethanol, nước (khoảng 50 g/l). Độ tan trong 100 gam dung môi: +Dung môi H2O: 0,78g (200C). + Dung môi ethanol: 1,47g(Rhodamine B, 1996).

Dung dịch Rhodamine B trong H2O và trong ethanol có màu đỏ, ánh xanh, phát quang mạnh, đặc biệt trong các dung dịch loãng. Dung dịch Rhodamine B/Ethanol loãng, phát quang trong vùng bước sóng 550nm đến 650nm. Rhodamine B khi tan trong nước có màu hồng và hấp thụ mạnh ở 2 bước sóng 517nm và 552 nm. pH từ 1,5 – 2,5 [16].

1.2.3. Độc tính của thuốc nhuộm Rhodamine B Rhodamine B gây độc cấp và mãn tính. Qua tiếp xúc gây dị ứng hoặc làm mẩn ngứa da, mắt…Qua đường hô hấp gây ho, ngứa cổ, khó thở, đau ngực. Qua đường tiêu hóa gây nôn mửa, có hại cho gan và thận. Nếu tích tụ dần trong cơ thể gây nhiều tác hại đối với gan, thận, hệ sinh sản, hệ thần kinh cũng như có thể gây ung thư.

Thực nghiệm trên chuột cho thấy Rhodamine B gây ung thư với liều lượng 89,5 mg/kg qua đường ống hoặc tiêm vào tĩnh mạch. Khi Rhodamine B đi vào cơ 5

thể có thể chuyển hóa thành amin thơm tương ứng có phần độc hại hơn loại thường, gây ung thư và phát triển khối u dạ dày. Tại đây Rhodamine B và các dẫn xuất của nó tác động mạnh mẽ đến quá trính sinh hóa của tế bào ung thư gan vì gan là cơ quan đầu tiên lọc chất này. Một số thực nghiệm cho thấy Rhodamine B tác động phá vỡ cấu trúc AND và nhiễm sắc thể khi đưa vào nuôi cấy tế bào [16].

1.2.4. Ứng dụng và tình hình sử dụng của thuốc nhuộm Rhodamine B Rhodamine B đang được thử nghiệm để sử dụng như một bio market (chỉ thị sinh học) trong vacxin bệnh dại cho động vật hoang dã như gấu trúc, để xác định động vật hoang dã đã có thuốc phòng ngừa bằng cách cho Rhodamine B vào râu và răng của động vật.

Rhodamine B thường được sử dụng như một thuốc nhuộm tracer trong nước để xác định tốc độ và hướng của dòng chảy vận chuyển. Được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghệ sinh học như kính hiển vi huỳnh quang, đến tế bào dòng chảy, quang phổ huỳnh quang.

Ngoài ra Rhodamine B còn được sử dụng để tạo màu và nhuộm màu trong công nghiệp sợi, nhuộm màu trong phòng thí nghiệm để xét nghiệm tế bào do tính bền màu. Rhodamine B được sử dụng trong sinh học như là một thuốc nhuộm huỳnh quang.Tận dụng đặc tính phát quang của Rhodamine B, người ta dùng chúng để giúp kiểm soát lượng thuốc bảo vệ thực vật phun lên cây ớt, cây lấy dầu.

Rhodamin B được trộn với Quinacridone Magenta (PR122) tạo ra màu nước màu hồng tươi.

Một số loại phẩm màu sử dụng tai Indonesia được cho vào các loại thực phẩm như: thức ăn snack, tôm, kẹo bông, siro... Nghiên cứu cũng chỉ ra các đồ uống có chứa phẩm màu công nghiệp, đặc biệt Rhodamine B với hàm lượng từ 7,841 – 3226,55 ppm.

Tại Việt Nam, kết quả kiểm tra của Viện Kiểm nghiệm thực phẩm Quốc gia năm 2012 có trên 50% mẫu hạt dưa, ớt bột từ các tỉnh gửi về chứa phẩm màu công nghiệp dương tính với Rhodamine B. Theo Ủy ban an toàn thực phẩm châu Âu, nhiều thuốc nhuộm màu thuộc nhóm azo có khả năng gây ung thư. Năm 2005, Ủy ban châu Âu đã quy định rất rõ 6

các chất nhuộm màu nhóm azo không được dùng trong mĩ phẩm, thực phẩm nên không có giới hạn chấp nhận đối với thuốc nhộm này . Do độc hại của rhodamine B nên ở các nước thuộc khối EU và hầu hết các nước trên thế giới cấm sử dụng rhodamine B cho sản xuất và chế biến thực phẩm [16].

1.3. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ 1.3.1. Hiện tượng hấp phụ Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí-rắn, lỏng-rắn, khí- lỏng, lỏng-lỏng). Trong đó: Chất có bề mặt trên đó xảy ra sự hấp phụ được gọi là chất hấp phụ; chất được tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ.

Bản chất của hiện tượng hấp phụ là sự tương tác giữa các phân tử chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Tùy theo bản chất của lực tương tác mà người ta phân biệt hai loại hấp phụ là hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học [1], [3], [4]. a. Hấp phụ vật lý Định nghĩa: Hấp phụ vật lý là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực Vander Walls giữa phân tử chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ (bao gồm cả ba loại lực: cảm ứng, định hướng, khuếch tán), liên kết này yếu dễ bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ vật lý có tính thuận nghịch cao. Đặc điểm: Phân tử bị hấp phụ không chỉ tương tác với một nguyên tử mà với nhiều nguyên tử trên bề mặt. Do vậy, phân tử hấp phụ có thể hình thành một hoặc nhiều lớp phân tử trên bề mặt chất hấp phụ.

Hấp phụ vật lý không có tính chọn lọc. Quá trình hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch tức là có cân bằng động giữa chất hấp phụ và bị hấp phụ. Nhiệt lượng tỏa ra khi hấp phụ vật lý khoảng 2÷6 kcal/mol. Sự hấp phụ vật lý ít phụ thuộc vào bản chất hóa học của bề mặt, không có sự biến đổi cấu trúc của các phân tử chất hấp phụ và bị hấp phụ [1], [3], [4]. b. Hấp phụ hóa học Định nghĩa: Hấp phụ hóa học được gây ra bởi các liên kết hóa học (liên kết cộng hóa trị, lực ion, lực liên kết phối trí…). Trong hấp phụ hóa học có sự trao đổi electron giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.Cấu trúc electron phân tử các chất 7

tham gia quá trình hấp phụ có sự biến đổi rất lớn dẫn đến hình thành liên kết hóa học.Nhiệt lượng tỏa ra khi hấp phụ hóa học thường lớn hơn 22 kcal/mol. Đặc điểm: Chất bị hấp phụ chỉ hình thành một lớp đơn phân tử hấp phụ, giữa chúng hình thành hợp chất bề mặt.

Hấp phụ hóa học đòi hỏi phải có ái lực hóa học giữa bề mặt chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, do đó mang tính đặc thù rõ rệt. Đây không phải là một quá trình thuận nghịch. Trong thực tế sự phân biệt giữa hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý chỉ là tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt.Trong nhiều quá trình hấp phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Ở vùng nhiệt độ thấp thường xảy ra hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm, khả năng hấp phụ hóa học tăng lên [1], [3], [4]. c. Hấp phụ trong môi trường nước Trong nước, tương tác giữa một chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phức tạp hơn rất nhiều vì trong hệ có ít nhất ba thành phần gây tương tác: nước, chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Do sự có mặt của dung môi nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp phụ. Cặp nào có tương tác mạnh thì hấp phụ xảy ra cho cặp đó. Tính chọn lọc của cặp tương tác phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc kị nước của chất hấp phụ, mức độ kị nước của các chất bị hấp phụ trong môi trường nước.

So với hấp phụ trong pha khí, sự hấp phụ trong môi trường nước thường có tốc độ chậm hơn nhiều.Đó là do tương tác giữa chất bị hấp phụ với dung môi nước và với bề mặt chất hấp phụ làm cho quá trình khuếch tán của các phân tử chất tan chậm.

Sự hấp phụ trong môi trường nước chịu ảnh hưởng nhiều bởi pH của môi trường. Sự thay đổi pH không chỉ dẫn đến sự thay đổi về bản chất chất bị hấp phụ (các chất có tính axit yếu, bazơ yếu hay trung tính phân li khác nhau ở các giá trị pH khác nhau) mà còn làm ảnh hưởng đến các nhóm chức trên bề mặt chất hấp phụ.

Trong môi trường nước, các chất hữu cơ có độ tan khác nhau. Khả năng hấp phụ trên VLHP đối với các chất hữu cơ có độ tan cao sẽ yếu hơn với các chất hữu 8

cĆĄ cĂł Ä&#x2018;áť&#x2122; tan thẼp hĆĄn. NhĆ° váş­y, tᝍ Ä&#x2018;áť&#x2122; tan cᝧa chẼt hᝯu cĆĄ trong nĆ°áť&#x203A;c cĂł tháť&#x192; dáťą Ä&#x2018;oĂĄn khả nÄ&#x192;ng hẼp ph᝼ chĂşng trĂŞn váş­t liáť&#x2021;u hẼp ph᝼..

Phần láť&#x203A;n cĂĄc chẼt hᝯu cĆĄ táť&#x201C;n tấi trong nĆ°áť&#x203A;c dấng phân táť­ trung hoĂ , Ă­t báť&#x2039; phân cáťąc. Do Ä&#x2018;Ăł quĂĄ trĂŹnh hẼp ph᝼ trĂŞn váş­t liáť&#x2021;u hẼp ph᝼ Ä&#x2018;áť&#x2018;i váť&#x203A;i chẼt hᝯu cĆĄ chᝧ yáşżu theo cĆĄ cháşż hẼp ph᝼ váş­t lĂ˝. Khả nÄ&#x192;ng hẼp ph᝼ cĂĄc chẼt hᝯu cĆĄ trĂŞn váş­t liáť&#x2021;u hẼp ph᝼ ph᝼ thuáť&#x2122;c vĂ o: pH cᝧa dung dáť&#x2039;ch, lưᝣng chẼt hẼp ph᝼, náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; chẼt báť&#x2039; hẼp ph᝼ [1], [3], [4].

1.4. Giáť&#x203A;i thiáť&#x2021;u váť phĆ°ĆĄng phĂĄp phân tĂ­ch trắc quang PhĆ°ĆĄng phĂĄp trắc quang lĂ phĆ°ĆĄng phĂĄp phân tĂ­ch Ä&#x2018;ưᝣc sáť­ d᝼ng pháť&#x2022; biáşżn nhẼt trong cĂĄc phĆ°ĆĄng phĂĄp phân tĂ­ch hĂła lĂ˝. Báşąng phĆ°ĆĄng phĂĄp nĂ y cĂł tháť&#x192; Ä&#x2018;áť&#x2039;nh lưᝣng nhanh chĂłng váť&#x203A;i Ä&#x2018;áť&#x2122; nhấy vĂ Ä&#x2018;áť&#x2122; chĂ­nh xĂĄc cao. Tháťąc táşż phĆ°ĆĄng phĂĄp nĂ y cĂł khả nÄ&#x192;ng sáť­ d᝼ng vĂ´ hấn Ä&#x2018;áť&#x192; xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh hầu háşżt cĂĄc nguyĂŞn táť&#x2018; trong bảng háť&#x2021; tháť&#x2018;ng tuần hoĂ n (trᝍ cĂĄc khĂ­ trĆĄ), cĂĄc hᝣp chẼt vĂ´ cĆĄ cĹŠng nhĆ° cĂĄc hᝣp chẼt hᝯu cĆĄ. CĂĄc cĂ´ng trĂŹnh khoa háť?c Ä&#x2018;Ä&#x192;ng trĂŞn cĂĄc tấp chĂ­ thĂŹ phĆ°ĆĄng phĂĄp trắc quang chiáşżm khoảng 40% táť&#x2022;ng sáť&#x2018; cĂĄc cĂ´ng trĂŹnh Ä&#x2018;ưᝣc cĂ´ng báť&#x2018;.

PhĆ°ĆĄng phĂĄp phân tĂ­ch trắc quang Ä&#x2018;ưᝣc phĂĄt triáť&#x192;n mấnh vĂŹ nĂł Ä&#x2018;ĆĄn giản, Ä&#x2018;ĂĄng tin cáş­y vĂ Ä&#x2018;ưᝣc sáť­ d᝼ng nhiáť u trong kiáť&#x192;m tra sản xuẼt hoĂĄ háť?c, luyáť&#x2021;n kim vĂ trong nghiĂŞn cᝊu hoĂĄ Ä&#x2018;áť&#x2039;a, hoĂĄ sinh, mĂ´i trĆ°áť?ng vĂ nhiáť u lÄŠnh váťąc khĂĄc [2]. áť&#x17E; Ä&#x2018;ây chĂşng tĂ´i cháť&#x2030; Ä&#x2018;áť cáş­p vĂ i nĂŠt cᝧa phĆ°ĆĄng phĂĄp trắc quang nháşąm lĂ m sĂĄng táť? hĆĄn nhᝯng vẼn Ä&#x2018;áť sáş˝ trĂŹnh bĂ y trong phần tháťąc nghiáť&#x2021;m.

1.4.1. CĆĄ sáť&#x; cᝧa phĆ°ĆĄng phĂĄp phân tĂ­ch trắc quang NguyĂŞn tắc chung cᝧa phĆ°ĆĄng phĂĄp phân tĂ­ch trắc quang lĂ muáť&#x2018;n xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh máť&#x2122;t cẼu táť­ X nĂ o Ä&#x2018;Ăł, chuyáť&#x192;n nĂł thĂ nh hᝣp chẼt cĂł khả nÄ&#x192;ng hẼp th᝼ ĂĄnh sĂĄng ráť&#x201C;i Ä&#x2018;o sáťą hẼp th᝼ ĂĄnh sĂĄng cᝧa nĂł vĂ suy ra hĂ m lưᝣng chẼt cần xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh X. CĆĄ sáť&#x; cᝧa phĆ°ĆĄng phĂĄp lĂ Ä&#x2018;áť&#x2039;nh luáş­t hẼp th᝼ ĂĄnh sĂĄng Bouguer- Lambert-Beer.

Biáť&#x192;u thᝊc cᝧa Ä&#x2018;áť&#x2039;nh luáş­t: đ??´ = đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x201D;

đ??ź0 đ??ź

= đ?&#x153;&#x20AC;đ??żđ??ś

(1.1)

Trong Ä&#x2018;Ăł: Io, I lần lưᝣt lĂ cĆ°áť?ng Ä&#x2018;áť&#x2122; cᝧa ĂĄnh sĂĄng Ä&#x2018;i vĂ o vĂ ra kháť?i dung dáť&#x2039;ch.

9

L lĂ báť dĂ y cᝧa dung dáť&#x2039;ch ĂĄnh sĂĄng Ä&#x2018;i qua.

C lĂ náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; chẼt hẼp th᝼ ĂĄnh sĂĄng trong dung dáť&#x2039;ch. Îľ lĂ háť&#x2021; sáť&#x2018; hẼp th᝼ quang phân táť­, nĂł ph᝼ thuáť&#x2122;c vĂ o bản chẼt cᝧa chẼt hẼp th᝼ ĂĄnh sĂĄng vĂ bĆ°áť&#x203A;c sĂłng cᝧa ĂĄnh sĂĄng táť&#x203A;i ( Îľ = f (Îť)).

A = f (Îť, L,C)

(1.2)

NhĆ° váş­y, Ä&#x2018;áť&#x2122; hẼp th᝼ quang A lĂ máť&#x2122;t hĂ m cᝧa cĂĄc Ä&#x2018;ấi lưᝣng: bĆ°áť&#x203A;c sĂłng, báť dĂ y dung dáť&#x2039;ch vĂ náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; chẼt hẼp th᝼ ĂĄnh sĂĄng.

Do Ä&#x2018;Ăł náşżu Ä&#x2018;o A tấi máť&#x2122;t bĆ°áť&#x203A;c sĂłng Îť nhẼt Ä&#x2018;áť&#x2039;nh váť&#x203A;i cuvet cĂł báť dĂ y L xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh thĂŹ Ä&#x2018;Ć°áť?ng biáť&#x192;u diáť&#x2026;n A = f(C) phải cĂł dấng y = a.x lĂ máť&#x2122;t Ä&#x2018;Ć°áť?ng tháşłng. Tuy nhiĂŞn, do nhᝯng yáşżu táť&#x2018; ảnh hĆ°áť&#x;ng Ä&#x2018;áşżn sáťą hẼp th᝼ ĂĄnh sĂĄng cᝧa dung dáť&#x2039;ch (bĆ°áť&#x203A;c sĂłng cᝧa ĂĄnh sĂĄng táť&#x203A;i, sáťą pha loĂŁng dung dáť&#x2039;ch, náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; H+, sáťą cĂł mạt cᝧa cĂĄc ion lấ) nĂŞn Ä&#x2018;áť&#x201C; tháť&#x2039; trĂŞn khĂ´ng cĂł dấng Ä&#x2018;Ć°áť?ng tháşłng váť&#x203A;i máť?i giĂĄ tráť&#x2039; cᝧa náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122;. Do váş­y biáť&#x192;u thᝊc 1.1 cĂł dấng: A = k.Îľ.L.(Cx )b

(1.3)

Trong Cx: náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; chẼt hẼp th᝼ ĂĄnh sĂĄng trong dung dáť&#x2039;ch. k: háşąng sáť&#x2018; tháťąc nghiáť&#x2021;m. b: háşąng sáť&#x2018; cĂł giĂĄ tráť&#x2039; 0 < b ÂŁ 1. NĂł lĂ máť&#x2122;t háť&#x2021; sáť&#x2018; gắn liáť n váť&#x203A;i náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; Cx. Khi Cx nháť? thĂŹ b = 1, khi Cx láť&#x203A;n thĂŹ b < 1. Ä?áť&#x2018;i váť&#x203A;i máť&#x2122;t chẼt phân tĂ­ch trong máť&#x2122;t dung mĂ´i xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh vĂ trong máť&#x2122;t cuvet cĂł báť dĂ y xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh thĂŹ Îľ = const vĂ L = const. Ä?ạt K = k.Îľ.L ta cĂł: đ??´

Îť

= đ??ž. đ??ś đ?&#x2018;?

(1.4)

PhĆ°ĆĄng trĂŹnh (1.3) lĂ cĆĄ sáť&#x; Ä&#x2018;áť&#x192; Ä&#x2018;áť&#x2039;nh lưᝣng cĂĄc chẼt theo phĂŠp Ä&#x2018;o pháť&#x2022; hẼp th᝼ quang phân táť­ UV-Vis (phĆ°ĆĄng phĂĄp trắc quang). Trong phân tĂ­ch ngĆ°áť?i ta cháť&#x2030; sáť­ d᝼ng vĂšng náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; tuyáşżn tĂ­nh giᝯa A vĂ C, vĂšng tuyáşżn tĂ­nh nĂ y ráť&#x2122;ng hay háşšp ph᝼ thuáť&#x2122;c vĂ o bản chẼt hẼp th᝼ quang cᝧa máť&#x2014;i chẼt vĂ cĂĄc Ä&#x2018;iáť u kiáť&#x2021;n tháťąc nghiáť&#x2021;m [2], [4].

1.4.2. CĂĄc phĆ°ĆĄng phĂĄp phân tĂ­ch Ä&#x2018;áť&#x2039;nh lưᝣng báşąng trắc quang CĂł nhiáť u phĆ°ĆĄng phĂĄp khĂĄc nhau Ä&#x2018;áť&#x192; Ä&#x2018;áť&#x2039;nh lưᝣng máť&#x2122;t chẼt báşąng phĆ°ĆĄng phĂĄp trắc quang. Tᝍ cĂĄc phĆ°ĆĄng phĂĄp Ä&#x2018;ĆĄn giản khĂ´ng cần mĂĄy mĂłc nhĆ°: phĆ°ĆĄng phĂĄp dĂŁy chuẊn nhĂŹn mĂ u, phĆ°ĆĄng phĂĄp chuẊn Ä&#x2018;áť&#x2122; so sĂĄnh mĂ u, phĆ°ĆĄng phĂĄp cân báşąng 10

màu bằng mắt… các phương pháp này đơn giản, không cần máy móc đo phổ nhưng chỉ xác định được nồng độ gần đúng của chất cần định lượng, nó thích hợp cho việc kiểm tra ngưỡng cho phép của các chất nào đó xem có đạt hay không. Các phương pháp phải sử dụng máy quang phổ như: phương pháp đường chuẩn, phương pháp dãy tiêu chuẩn, phương pháp chuẩn độ trắc quang, phương pháp cân bằng, phương pháp thêm, phương pháp vi sai,… Tùy theo từng điều kiện và đối tượng phân tích cụ thể mà ta chọn phương pháp thích hợp. Trong đề tài này chúng tôi sử dụng phương pháp đường chuẩn để định lượng Rodamine B. Phương pháp đường chuẩn: Từ phương trình cơ sở A = k.(Cx)b về nguyên tắc, để xây dựng một đường chuẩn phục vụ cho việc định lượng một chất trước hết phải pha chế một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chất hấp thụ ánh sáng nằm trong vùng nồng độ tuyến tính (b = 1). Tiến hành đo độ hấp thụ quang A của dãy dung dịch chuẩn đó. Từ các giá trị độ hấp thụ quang A đo được dựng đồ thị A = f(C).

Sau khi có đường chuẩn, pha chế các dung dịch cần xác định trong điều kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn. Đo độ hấp thụ quang A của chúng với điều kiện đo như khi xây dựng đường chuẩn (cùng dung dịch so sánh, cùng cuvet, cùng bước sóng) được các giá trị Ax. Áp các giá trị Ax đo được vào đường chuẩn sẽ tìm được các giá trị nồng độ Cx tương ứng [2].

1.5. Giới thiệu về VLHP bã mía 1.5.1 Tổng quan bã mía tại việt nam Theo thống kê trên thế giới, khoảng 200 quốc gia và vùng lãnh thổ trồng mía và sản lượng đạt 1324,6 triệu tấn. Còn ở Việt Nam nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, rất thuận lợi cho nhành mía đường phát triển, niên vụ 2009- 2010, diện tích mía nguyên liệu vào khoảng 290 000 ha trong đó diện tích tập trung của các nhà máy đường là 221 816 ha với sản lượng đạt 16 triệu tấn.

Phát triển sản xuất mía đường là một định hướng đúng đắn. Tuy nhiên các nhà máy sản xuất đường cũng thải ra một lượng không nhỏ bã mía. Theo tính toán của các nhà khoa học, việc chế biến 10 triệu tấn mía để làm đường sinh ra một lượng phế thải khổng lồ: 2,5 triệu tấn bã mía. Trước đây 80% lượng bã mía này đuợc sử dụng để đốt lò hơi trong các nhà máy sản xuất đuờng, sinh ra 50000 tấn tro. Tuy là 11

phế thải nhưng trong tro bùn lại có nhiều chất hữu cơ. Các chất này sau sẽ là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường và ô nhiễm nguồn nước rất nặng. Bã mía cũng có thể được dùng làm bột giấy, ép thành ván dùng trong kiến trúc, cao hơn là làm furfural là nguyên liệu cho ngành sợi tổng hợp. Trong tương lai khi mà rừng ngày càng giảm, nguồn nguyên liệu làm bột giấy từ cây rừng giảm đi thì bã mía là nguyên liệu quan trọng để thay thế [9].

1.5.2. Thành phần có trong bã mía Bã mía chiếm khoảng 25 – 30% trọng lượng mía đem ép. Trong bã mía trung bình chứa 49% là nước, 48% là xơ (trong đó 45 – 55% xenlulozơ). 2,5% chất hòa tan (đường) [7]. Tuỳ theo loại mía và đặc điểm nơi trồng mía mà các thành phần hoá học có trong bã mía có thể biến đổi. Hàm lượng phần trăm các thành phần hoá học chính của bã mía được chỉ ra trong bảng 1.2.

Bảng 1.1: Thành phần hoá học của bã mía [7] Thành phần

% khối lượng

Xenlulozo

40 ÷ 50

Hemixenlulozo

20 ÷25

Lignin

18 ÷23

Chất hoà tan khác (tro, sáp, protein…)

5 ÷3

Xenlulozơ: Xenlulozơ là polisaccarit do các mắt

xích α -glucozơ

[C6H7O2(OH)3]n nối với nhau bằng liên kết 1,4-glicozit. Phân tử khối của xenlulozơ rất lớn, khoảng từ 10000 – 150000u.

Hemixenlulozơ: Về cơ bản, hemixenlulozơ là polisaccarit giống như xenlulozơ, nhưng có số lượng mắt xích nhỏ hơn. Hemixenlulozơ thường bao gồm nhiều loại mắt xích và có chứa các nhóm thế axetyl và metyl.

Lignin: Lignin là loại polyme được tạo bởi các mắt xích phenylpropan [7].

Lignin giữ vai trò là chất kết nối giữa xenlulozơ và hemixenlulozơ.

12

1.5.3. Tình hình nghiên cứu sử dụng bã mía làm VLHP xử lý môi trường trên thế giới và tại Việt Nam a. Trên thế giới Với thành phần chính là xenlulozo và hemixenlulozo, bã mía có thể biến tính để trở thành vật liệu hấp phụ tốt. Trên thế giới đã có một số nhà khoa học nghiên cứu biến tính bã mía để làm vật liệu hấp phụ xử lý môi trường Nhóm nghiên cứu ở viện hóa học, viện khoa học và công nghệ Ấn Độ đã khảo sát và chế tạo VLHP từ bã mía qua xử lý bằng axit xitric để tách loại Cr (VI) trong dung dịch nước. Kết quả thu được cho thấy bã mía biến tính bằng axit xitric có thể hấp phụ gần như hoàn toàn Cr (VI) với hiệu suất hấp phụ là 98% ở pH=2, tốc độ lắc 50 vòng/phút và nồng độ 2000ppm [12].

Một số nhà nghiên cứu ở Brazil đã chế tạo các vật liệu hấp phụ từ bã mía qua xử lý bằng anhydrit succinic để hấp phụ các ion: Cu2+, Cd2+, Pb2+ trong dung dịch nước. Dung lượng hấp phụ cực đại đối với Cu2+, Cd2+, Pb2+ lần lượt là 62mg/g, 106mg/g và 122mg/g.

Nhóm nghiên cứu ở trường đại học Putra (Malaysia) đã tiến hành nghiên cứu và đề xuất qui trình xử lý bã mía thành vật liệu hấp phụ để tách loại màu trong dung dịch keo bằng phương pháp hấp phụ. Nghiên cứu này cho thấy đây là một phương pháp có hiệu quả để loại bỏ màu trong nước thải và có những điểm vượt trội so với những phương pháp khác vì quá trình xử lý không để lại cặn và hoàn toàn loại bỏ được màu ra khỏi nước thải thậm chí cả dung dịch loãng [13].

Các tác giả [14] đã tiến hành nghiên cứu và so sánh khả năng tách loại các thuốc nhuộm axit trong dung dịch nước của các loại vật liệu hấp phụ như: than bã mía, than vỏ lạc, than lá chè… Kết quả thu được cho thấy các vật liệu hấp phụ đều có khả năng hấp phụ các thuốc nhuộm axit với hiệu suất khá cao. Đối với Rodamine B còn có thể sử dụng các vật liệu hấp phụ chế tạo từ các phụ phẩm nông công nghiệp khác có thành phần hóa học chủ yếu giống như bã mía để tách loại ra khỏi dung dịch nước. Nhóm nghiên cứu ở trường đại học Karpagam (Ấn Độ) đã nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ hạt na, các kết quả thu được cho thấy đây có thể là một lựa chọn hấp dẫn cho quá trình tách loại phẩm nhuộm trong dung dịch loãng.

13

Kết quả thử nghiệm được trên nước thải nhuộm mô phỏng cho thấy hiệu suất hấp phụ của vật liệu hấp phụ này là khá tốt (82,82%). Hay như các công trình khoa học của nhóm nghiên cứu trường đại học Sains (Malaysia) sử dụng xơ chuối để tách loại Rodamine B từ dung dịch nước và nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính chế tạo từ dưa chuột để hấp phụ động học thuốc nhuộm cation trong môi trường nước của nhóm tác giả. b. Tại Việt Nam Tại Việt Nam, có rất nhiều những công trình nghiên cứu về vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía đã được công bố như: Nghiên cứu của tác giả Lê Hữu Thiềng và Hứa Thị Thùy (2010) Đại học Sư Phạm, Đại học Thái Nguyên. Các tác giả đã sử dụng phương pháp biến tính như sau: Bã mía sau khi rửa sạch được cắt nhỏ, cho vào nước cất đun sôi trong 30 phút để loại bỏ đường hòa tan, sau đó sấy khô ở 80oC trong 24 giờ. Bã mía khô được nghiền thành bột mịn (nguyên liệu đầu). Sau đó nguyên liệu này được trộn với axit H2SO4 đặc 98% để than hóa bã mía theo tỉ lệ 1:1 (bã mía (gam): axit H2SO4 (ml)) rồi nung ở 150oC trong 24 giờ. Nguyên liệu sau khi sấy rửa sạch bằng nước cất 2 lần rồi ngâm trong NaHCO3 1% trong 24h để loại bỏ axit dư rồi lọc và sấy ở 150oC đến khô, rây trên rây kích thước ≤0,02 mm. Kết quả vật liệu có khả năng hấp phụ kim loại nặng Cu2+, Ni2+; dung lượng hấp phụ cực đại với Cu2+ là 54,054 mg/g VL, với Ni2+ là 44, 834 mg/g VL [17].

Tác giả Nguyễn Thị Thanh Tú (2010) cũng sử dụng phương pháp chế tạo vật liệu từ bã mía giống như phương pháp của tác giả Lê Hữu Thiềng, Hứa Thị Thùy (2010) nhưng sử dụng đối tượng chất bị hấp phụ là dung dịch metyl đỏ. Kết quả tại pH bằng 7 vật liệu hấp phụ tốt nhất, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 90 phút.

Khảo sát khối lượng vật liệu từ 0,2 ÷ 1,0 gam, khi tăng khối lượng vật liệu thì hiệu suất hấp phụ metyl đỏ tăng dần từ 56,9% ÷ 94,2%. Khảo sát kích thước của vật liệu từ 0,02 mm ÷ 0,1 mm, hiệu suất hấp phụ giảm dần từ 91,75% ÷ 81,78%. Dung lượng hấp phụ cực đại 63,00 mg/g [17].

14

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Hóa chất và thiết bị 2.1.1. Hoá chất - Rhodamine B ( xuất xứ Trung Quốc) - NaOH rắn (xuất xứ từ Trung Quốc) - Dung dịch HCl ( xuất xứ từ Trung Quốc).

2.1.2. Thiết bị - Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV Lambda A25 - Máy đo pH Jenway - Máy khuấy - Máy nghiền thông dụng - Tủ sấy, cân phân tích - Các loại pipet, buret, bình tam giác, cốc, bình định mức...

2.1.3. Pha hóa chất Dung dịch chuẩn gốc Rhodamine B 1000mg/l: Cân chính xác 1g Rhodamine B trên cân điện tử bốn số, hoà tan bằng nước cất trong bình định mức 1000ml, định mức đến vạch. Từ dung dịch gốc này có thể pha các dung dịch Rodamine B có nồng độ cần thiết.

Dung dịch chuẩn làm việc Rhodamine B 100mg/l: Dùng pipet hút chính xác 50ml dung dịch Rhodamine B nồng độ 1000ml/l cho vào bình định mức 500ml, thêm nước cất đến vạch, lắc đều.

Dung dịch chuẩn Rhodamine B 8mg/l: Dùng pipet hút chính xác 4 ml dung dịch Rhodamine B nồng độ 100ml/l cho vào bình định mức 50ml, thêm nước cất đến vạch, lắc đều.

Dung dịch chuẩn Rhodamine B 6mg/l: Dùng pipet hút chính xác 3ml dung dịch Rhodamine B nồng độ 100ml/l cho vào bình định mức 50ml, thêm nước cất đến vạch, lắc đều.

Dung dịch chuẩn Rhodamine B 4mg/l: Dùng pipet hút chính xác 2ml dung 15

dịch Rhodamine B nồng độ 100ml/l cho vào bình định mức 50ml, thêm nước cất đến vạch, lắc đều.

Dung dịch chuẩn Rhodamine B 2mg/l: Dùng pipet hút chính xác 1ml dung dịch Rhodamine B nồng độ 100ml/l cho vào bình định mức 50ml, thêm nước cất đến vạch, lắc đều.

Dung dịch NaOH 0.1M: Cân 2g NaOH cho vào bình định mức 500ml, định mức đến vạch bằng nước cất.

Dung dịch NaOH 0.5M: Cân 10g NaOH cho vào bình định mức 500ml, định mức đến vạch bằng nước cất.

Dung dịch HCl 0,1M: Hút 4.3 ml dung dịch HCl đậm đặc (d= 1.19 gam/mol) cho vào bình định mức 500ml và định mức đến vạch bằng nước cất.

Dung dịch HCl 0,5M: Dùng ống đong đong 10.64 ml dung dịch HCl đậm đặc (d= 1.19 gam/mol) cho vào bình định mức 250ml và định mức đến vạch bằng nước cất.

2.2. Chuẩn bị các VLHP và khảo sát một số đặc trưng đặc trưng của các VLHP 2.2.1 Chuẩn bị các VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và xử lý bằng NaOH Bã mía được lấy từ cơ sở bán nước mía. a. Chuẩn bị các VLHP từ bã mía chưa qua xử lý (VLHP1) Bã mía sau khi được thu về sẽ rửa sạch bằng nước máy và rửa lại bằng nước cất nhiều lần để loại bỏ đường hòa tan, sau đó sấy khô ở 70oC trong 24 giờ. Bã mía khô được cắt nhỏ thành các đoạn khoảng 2 -3 mm (bã mía thô). Cân 150g bã mía thô rồi tiến hành xay mịn bằng máy xay, và rây để lấy các kích thước khác nhau từ <0.5mm, 0.1÷0.5mm, 2÷3mm. Ta thu được VLHP1, sau đó đem bỏ vào bình thủy tinh đậy nắp để bảo quản. b. Chuẩn bị vật liệu hấp phụ từ bã mía qua xử lý bằng NaOH (VLHP2) Cân 150g bã mía thô cho vào cốc thủy tinh 2L, thêm tiếp 500ml dung dịch NaOH nồng độ 0,5M và 250ml nước cất. Trộn đều nguyên liệu, để trong 12 giờ.

Nguyên liệu sau ngâm được rửa sạch bằng nước cất hai lần và ngâm trong dung dịch HCl 0.5M trong 24 giờ để loại bỏ NaOH dư để yên trong 30 phút. Rửa lại 16

bằng nước cất nhiều lần cho đến khi pH của nó bằng 7 thì dừng rửa; sau đó lọc lấy bã rắn và tiếp tục sấy ở 70oC trong 6 giờ để nguyên liệu khô hoàn toàn rồi tiến hành xay mịn bằng máy xay, và rây để lấy các kích thước khác nhau từ <0.5mm, 0.1÷0.5mm, 2÷3mm. Ta được VLHP2 từ bã mía qua xử lý bằng NaOH, sau đó đem bỏ vào bình thủy tinh đậy nắp để bảo quản.

2.2.2. Một số đặc trưng cấu trúc của các VLHP a. Đo ảnh SEM Để khảo sát đặc điểm bề mặt của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH, chúng tôi tiến hành gửi mẫu đi chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) bề mặt của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH ở trường đại học Bách Khoa Đà nẵng. b. Đo phổ hồng ngoại (IR) Để khảo sát đặc điểm cấu trúc của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH,chúng tôi tiến hành gửi mẫu đem phân tích qua phổ hồng ngoại của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và so sánh với phổ hồng ngoại VLHP từ bã mía xử lý bằng NaOH ở trường đại học Bách Khoa Đà nẵng.

2.3. Dựng đường chuẩn xác đinh nồng độ thuốc nhuộm Rhodamine B Từ dung dịch RhodaminB gốc nồng độ 1000 mg/l chuẩn bị các dung dịch có nồng độ: 2, 4, 6, 8 mg/l , mẫu trắng không chứa Rhodamine B. Dùng dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1M để điều chỉnh môi trường của các dung dịch đến pH=7. Sau đó dựng đường chuẩn theo các bước sau: - Mở máy, khảo sát để chọn bước sóng ƛmax thích hợp.

- Đo mật độ quang D lần lượt của các dung dịch chuẩn và mẫu trắng trên máy quang phổ ở bước sóng ƛmax đã khảo sát ở trên.

- Xây dựng đồ thị đường chuẩn D = f(C) theo phần mềm của máy phân tích hoặc theo phương pháp bình phương nhỏ nhất của dạng đường y = ax + b.

17

2.4. Khảo sĂĄt cĂĄc yáşżu táť&#x2018; ảnh hĆ°áť&#x;ng Ä&#x2018;áşżn khả nÄ&#x192;ng hẼp ph᝼ cᝧ a VLHP tᝍ bĂŁ mĂ­a chĆ°a qua xáť­ lĂ˝ vĂ qua xáť­ lĂ˝ báşąng NaOH 2.4.1. Ảnh hĆ°áť&#x;ng cᝧa pH DĂšng dung dáť&#x2039;ch NaOH 0,1M vĂ HCl 0,1M Ä&#x2018;ĂŁ pha áť&#x; trĂŞn Ä&#x2018;áť&#x192; Ä&#x2018;iáť u cháť&#x2030;nh pH cᝧa cĂĄc dung dáť&#x2039;ch Rhodamine B náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; 10 mg/l Ä&#x2018;áşżn cĂĄc giĂĄ tráť&#x2039; tĆ°ĆĄng ᝊng lĂ 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 tᝍ mĂĄy Ä&#x2018;o PH Jenway.

ChuẊn báť&#x2039; cĂĄc cáť&#x2018;c thᝧy tinh dung tĂ­ch 250ml cĂł Ä&#x2018;ĂĄnh sáť&#x2018; thᝊ táťą, máť&#x2014;i cáť&#x2018;c chᝊa 0,4g VLHP tᝍ bĂŁ mĂ­a chĆ°a qua xáť­ lĂ˝ vĂ qua xáť­ lĂ˝ báşąng NaOH (cĂł kĂ­ch thĆ°áť&#x203A;c <0.5mm) vĂ 100ml dung dáť&#x2039;ch Rhodamine B náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; 10 mg/l áť&#x; cĂĄc PH tᝍ 2-9 , khuẼy cĂĄc dung dáť&#x2039;ch váť&#x203A;i táť&#x2018;c Ä&#x2018;áť&#x2122; vᝍa trong 120 phĂşt, áť&#x; nhiáť&#x2021;t Ä&#x2018;áť&#x2122; phòng (27Âą10C). Láť?c báť? bĂŁ rắn, sau Ä&#x2018;Ăł Ä&#x2018;em Ä&#x2018;i Ä&#x2018;o Ä&#x2018;áť&#x2122; hẼp th᝼ quang trĂŞn mĂĄy uv-vis, ta thu Ä&#x2018;ưᝣc káşżt quả Ä&#x2018;áť&#x2122; hẼp th᝼ quang.

Tᝍ káşżt quả Ä&#x2018;áť&#x2122; hẼp th᝼ quang Ä&#x2018;o Ä&#x2018;ưᝣc ta xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; Rodamine B còn lấi trong máť&#x2014;i dung dáť&#x2039;ch tᝍ phĆ°ĆĄng trĂŹnh Ä&#x2018;Ć°áť?ng chuẊn xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; Rhodamine B Ä&#x2018;ĂŁ láş­p Ä&#x2018;ưᝣc áť&#x; trĂŞn. TĂ­nh hiáť&#x2021;u suẼt hẼp ph᝼ cᝧa VLHP tᝍ bĂŁ mĂ­a chĆ°a qua xáť­ lĂ˝ vĂ qua xáť­ lĂ˝ báşąng NaOH Ä&#x2018;áť&#x2018;i váť&#x203A;i Rhodamin B theo cĂ´ng thᝊc (2.1). đ??ť=

Coâ&#x2C6;&#x2019;Ccb Co

.100

(2.1)

Trong Ä&#x2018;Ăł: Co, Ccb: náť&#x201C;ng Rhodamine B ban Ä&#x2018;ầu vĂ sau khi hẼp ph᝼ tĆ°ĆĄng ᝊng (mg/l).

2.4.2. Ảnh hĆ°áť&#x;ng cᝧa tháť?i gian ChuẊn báť&#x2039; cĂĄc cáť&#x2018;c thᝧy tinh dung tĂ­ch 250ml cĂł Ä&#x2018;ĂĄnh sáť&#x2018; thᝊ táťą, máť&#x2014;i cáť&#x2018;c chᝊa 0,4g VLHP tᝍ bĂŁ mĂ­a chĆ°a qua xáť­ lĂ˝ vĂ qua xáť­ lĂ˝ báşąng NaOH (cĂł kĂ­ch thĆ°áť&#x203A;c <0.5mm) vĂ 100ml dung dáť&#x2039;ch Rhodamine B náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh lĂ 10 mg/l, pH cᝧa cĂĄc dung dáť&#x2039;ch Ä&#x2018;ưᝣc Ä&#x2018;iáť u cháť&#x2030;nh Ä&#x2018;áşżn 7, khuẼy cĂĄc dung dáť&#x2039;ch váť&#x203A;i táť&#x2018;c Ä&#x2018;áť&#x2122; vᝍa phải trong nhᝯng khoảng tháť?i gian khĂĄc nhau tᝍ 15 - 120 phĂşt, áť&#x; nhiáť&#x2021;t Ä&#x2018;áť&#x2122; phòng (27Âą10C).

Láť?c báť? bĂŁ rắn, sau Ä&#x2018;Ăł Ä&#x2018;em Ä&#x2018;i Ä&#x2018;o Ä&#x2018;áť&#x2122; hẼp th᝼ quang trĂŞn mĂĄy uv-vis, ta thu Ä&#x2018;ưᝣc káşżt quả Ä&#x2018;áť&#x2122; hẼp th᝼ quang.

Tᝍ káşżt quả Ä&#x2018;áť&#x2122; hẼp th᝼ quang Ä&#x2018;o Ä&#x2018;ưᝣc ta xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; Rhodamine B còn lấi trong máť&#x2014;i dung dáť&#x2039;ch tᝍ phĆ°ĆĄng trĂŹnh Ä&#x2018;Ć°áť?ng chuẊn xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; Rhodamine 18

B đã lập được ở trên. Tính hiệu suất hấp phụ của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH đối với Rhodamin B theo công thức (2.1).

2.4.3. Ảnh hưởng của khối lượng Chuẩn bị các cốc thủy tinh dung tích 250ml có đánh số thứ tự, mỗi cốc chứa lần lượt 0.2g, 0.4g, 0.6g, 0.8g, 1g VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH (có kích thước <0.5mm) và 100ml dung dịch Rhodamine B nồng độ 10 mg/l, pH của các dung dịch được điều chỉnh đến 7, khuấy các dung dịch với tốc độ vừa phải trong những khoảng thời gian 60 phút, ở nhiệt độ phòng (27±10C). Lọc bỏ bã rắn, sau đó đem đi đo độ hấp thụ quang trên máy uv-vis, ta thu được kết quả độ hấp thụ quang.

Từ kết quả độ hấp thụ quang đo được ta xác định nồng độ Rodamine B còn lại trong mỗi dung dịch từ phương trình đường chuẩn xác định nồng độ Rhodamine B đã lập được ở trên. Tính hiệu suất hấp phụ của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH đối với Rhodamin B theo công thức (2.1).

2.4.4. Ảnh hưởng của kích thước các VLHP đến hiệu suất hấp phụ Tiến hành sự hấp phụ trong điều kiện: 100ml dung dịch Rhodamine B nồng độ 10 mg/l, pH = 7 và khối lượng các VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH là 0,4g (với các kích thước khác nhau từ <0,5mm; 0,1÷0,5mm; 2÷3mm), khuấy các dung dịch với tốc độ vừa, thời gian hấp phụ là 60 phút ở nhiệt độ phòng (27±10C). Lọc lấy phần dung dịch, sau đó đem đi đo độ hấp thụ quang trên máy uv-vis, ta thu được kết quả độ hấp thụ quang.

Từ kết quả độ hấp thụ quang đo được ta xác định nồng độ Rodamine B còn lại trong mỗi dung dịch từ phương trình đường chuẩn xác định nồng độ Rhodamine B đã lập được ở trên. Tính hiệu suất hấp phụ của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH đối với Rhodamin B theo công thức (2.1).

19

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khảo sát đặc trưng cấu trúc của các VLHP

3.1.1. Kết quả đo ảnh SEM Sau khi chúng tôi tiến hành chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) bề mặt của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH thu được kết quả sau:

Hình 3.1 : Ảnh SEM của VLPH từ bã mía chưa qua xử lý

Hình 3.2: Ảnh SEM của VLPH từ bã mía đã xử lý bằng NaOH

20

Nhận xét: Kế quả đo ảnh SEM của VLHP từ bã mía chưa xử lý và đã xử lý bằng NaOH ở cùng độ phóng đại và độ phân giải có thể thấy bề mặt VLHP2 xốp hơn. Như vậy sơ bộ có thể đánh giá được khả năng hấp phụ của VLHP2 là tốt hơn so với VLHP1.

3.1.2. Phổ hồng ngoại (IR) Sau khi chúng tôi tiến hành đem phân tích qua phổ hồng ngoại của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và xử lý bằng NaOH, thu được kết quả sau:

900 830

2367

0.00

666

0.05

1513

1730

1633

0.10

2926

Absorbance

0.15

610 570 526

1455 1428 1375 1325 1253 1162 1111

1050

3410

0.20

-0.05

3500

3000

2500 2000 Wavenumbers (cm-1)

1500

1000

500

-0.05

2133

0.00

617

834

898

664

1326 1256

1602 1510

2903

0.05

3763

Absorbance

0.10

1425

1634

0.15

1373

3420

0.20

1112 1043

Hình 3.3: Phổ hồng ngoại của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý

-0.10 -0.15 4000

3500

3000

2500 2000 Wavenumbers (cm-1)

1500

1000

500

Hình 3.4: Phổ hồng ngoại của VLHP từ bã mía đã qua xử lý bằng NaOH.

21

Nhận xét: Từ hình 3.3 và hình 3.4 ta thấy: + 3410 cm-1, 3420 cm-1: Dao động hóa trị của liên kiết O-H +2800-3000 cm-1 : Dao động hóa trị của liên kết C-H + 2367 cm-1: dao đông hóa trị của nhóm CO2 + 2130-2260 cm-1: Dao động hóa trị của liên kết C≡C + 1730 cm-1 : Dao động hóa trị của liên kết C=O + 1600-1660 cm-1: Dao động hóa trị của lien kết C=C Về cơ bản cấu trúc phổ IR của vật liệu hấp phụ từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH giống nhau, chỉ có một số đặc điểm khác biệt (có một số peak bị mất ). Như vậy có thể thấy phổ đồ của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH không có sự biến động lớn.

3.2. Dựng đường chuẩn xác đinh nồng độ thuốc nhuộm Rhodamine B Chúng tôi đã tiến hành khảo sát bước sóng

ƛmax của thuốc nhuộm

Rhodamine B và thu được kết quả ở bước sóng 552nm độ hấp phụ cực đại.

Sau khi tiến hành đo mật độ quang của thuốc nhộm Rhodamine B ở bước sóng ƛmax = 552nm trên máy quang phổ ở các nồng độ khác nhau chúng tôi thu được kết quả sau: Bảng 3.1: Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ RhodaminB C (mg/l)

0

2

4

6

8

Độ hấp thụ

0

0.3790

0.7603

1.1598

1.595

22

2 y = 0.1985x - 0.0153 R² = 0.9992

độ hấp thụ

1.5

1

0.5

0 0

2

4

6

8

10

C (mg/l) Hình 3.5: Đường chuẩn xác định nồng độ Rhodamine B Nhận xét: - Dựa vào các số liệu đo được ở bản 3.1 ta vẽ được đường chuẩn như hình 3.5.

- Thu được phương trình đường chuẩn y= 0.1985x - 0.0153 trong đó y là mật độ quang, x là nồng độ (mg/l).

- R2 = 0.9992 chứng tỏ phương trình tuyến tính tốt dẫn đến độ biến động kết quả thấp. Vì vậy ta sử dụng đường chuẩn này để tính toán nồng độ rhodamine B sau khi khảo sát khả năng hấp phụ c ủ a VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH. 3.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ c ủ a VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH 3.3.1. Ảnh hưởng của pH Sau khi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của PH đến khả năng hấp phụ c ủ a VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH, chúng tôi thu được kết quả ở bảng 3.2 và hình 3.6:

23

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ của các VLHP VLHP1

VLHP2

Ccb

H

Co

Ccb

H

(mg/l)

(mg/l)

(%)

(mg/l)

(mg/l)

(%)

2

10

6.05

39.5

10

5.24

47.6

3

10

5.79

42.1

10

5.07

49.3

4

10

5.73

42.7

10

4.96

50.4

5

10

5.54

44.6

10

4.34

56.6

6

10

4.85

51.5

10

3.23

67.7

7

10

3.87

61.3

10

1.98

80.2

8

10

3.75

62.5

10

1.87

81.3

9

10

3.69

63.1

10

1.77

82.3

pH

Co

90 80 70

H (%)

60 50 VLHP1

40

VLHP2

30 20 10 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

PH Hình 3.6: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào pH của VLHP1, VLHP2 Trong đó: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào pH của VLHP1.

Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào pH của VLHP2.

24

Nhận xét: Từ kết quả được trình bày ở bảng 3.2 và hình 3.6 cho thấy: Khi pH tăng hiệu suất hấp phụ của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH đều tăng. Tuy nhiên trong khoảng pH từ 5 - 7 hiệu suất hấp phụ của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH tăng nhanh. Ở pH từ 7÷9 hiệu suất hấp phụ của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH là tương đối ổn định. Do đó chọn pH của các dung dịch nghiên cứu là 7 để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.

3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian Sau khi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ c ủ a VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH, chúng tôi thu được kết quả ở bảng 3.3 và hình 3.7: Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất (%) hấp phụ của VLHP1 Thời gian hấp phụ (phút)

Tên các VLHP 15

30

45

60

90

120

VLHP1

47.2

53.2

57.4

59.8

60.5

61.6

VLHP2

65.3

68.7

73.5

78.5

79.5

80.8

25

H (%)

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

VLHP1 VLHP2

0

20

40

60

80

100

120

140

Thời gian hấp phụ (phút) Hình 3.7: Sơ đồ sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ của VLHP1 và VLHP2 Trong đó: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian ở nồng độ 10 mg/l của VLHP1.

Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian ở nồng độ 10 mg/l của VLHP2.

Nhận xét: Từ kết quả thu được ở bảng 3.3 và hình 3.7 cho thấy trong khoảng thời gian hấp phụ khảo sát từ 15÷120 phút, ở nồng độ Rhodamine B là 10 mg/l thì hiệu suất hấp phụ của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH đều tăng. Tuy nhiên, ở cùng nồng độ Rhodamine B là 10 mg/l thì hiệu suất hấp phụ của VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH tăng trong khoảng 60 phút đầu và tương đối ổn định từ phút 60÷120. Do đó chúng tôi chọn 60 phút là thời gian đạt cân bằng của VLHP1 và VLHP2 để tiến hành các thí nghiệm khảo sát tiếp theo.

3.3.3. Ảnh hưởng của khối lượng Sau khi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ c ủ a VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH, chúng tôi thu được kết quả ở bảng 3.4 và hình 3.8:

26

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của khối lượng các VLHP đến hiệu suất hấp phụ Khối lượng (g)

Tên các VLHP

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

VLHP1

50.7

59.8

62.7

64.3

67.0

VLHP2

67.8

78.5

79.7

80.5

82.7

90 80 70

H (%)

60 VLHP1

50 40

VLHP2

30 20 10 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Khối lượng (g)

Hình 3.8: Sơ đồ ảnh hưởng của khối lượng VLHP1, VLHP2 đến hiệu suất hấp phụ Trong đó: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lượng ở thời gian 60 phút của VLHP1.

Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lượng ở thời gian 60 phút của VLHP2.

Nhận xét: Các kết quả thực nghiệm thu được cho thấy khi khối lượng của VLHP1 và VLHP2 tăng từ 0,2÷1,0g/100ml dung dịch, ở mỗi thời gian hấp phụ khác nhau hiệu suất hấp phụ của VLHP1 và VLHP2 đều tăng. Ở tất cả các thời gian hấp phụ khác nhau: với khối lượng các VLHP từ 0,2÷0,4g/100ml dung dịch, hiệu suất hấp phụ của các VLHP tăng nhanh, từ 27

0,4÷1,0g/100ml dung dịch thì hiệu suất hấp phụ của các VLHP tăng vừa. Sự hấp phụ tăng lên cùng khối lượng các VLHP1 và VLHP2 có thể giải thích do sự tăng lên cả về diện tích bề mặt và các vị trí hấp phụ của các VLHP1 và VLHP2. Vì vây, Chúng tôi chọn khối lượng VLHP1 và VLHP2 là 0,4g cho các thí nghiệm.

3.3.4 Ảnh hưởng của kích thước các VLHP đến hiệu suất hấp phụ Sau khi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ c ủ a VLHP từ bã mía chưa qua xử lý và qua xử lý bằng NaOH, chúng tôi thu được kết quả ở bảng 3.5 và hình 3.9: Bảng 3.5: Ảnh hưởng của kích thước các VLHP đến hiệu suất hấp phụ của chúng Kích thước hạt (mm)

2 ÷ 3mm

0.1 ÷ 0.5mm

< 0.5mm

VLHP 1 (H%) Co (mg/l)

10

10

10

Ccb (mg/l)

5.55

4.84

4.02

H (%)

44.5

51.6

59.8

VLHP 2 (H%) Co (mg/l)

10

10

10

Ccb (mg/l)

3.63

2.51

2.15

63.7

74.9

78.5

H (%)

28

90 80

H (%)

70 60 50 40

VLHP1

VLHP2

30 20 10 0 2 ÷ 3mm

0.1 ÷ 0.5mm

< 0.5mm

Kích thước

Hình 3.9: Biểu đồ ảnh hưởng của kích thước các VLHP đến hiệu suất hấp phụ của chúng Trong đó: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào kích thước của VLHP2 ở nồng độ 10mg/l Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào kích thước của VLHP1 ở nồng độ 10mg/l Nhận xét: Kết quả ở bảng 3.5 và hình 3.9 cho thấy trong các khoảng kích thước của VLHP1,VLHP2 khảo sát, khi tăng kích thước thì hiệu suất hấp phụ của các VLHP đều giảm do có sự giảm cả về diện tích bề mặt riêng và các vị trí hấp phụ. Ở kích thước <0,5mm hiệu suất hấp phụ của các VLHP là lớn nhất, do đó chúng tôi chọn kích thước <0,5mm cho các thí nghiệm.

29

KẾT LUẬN Qua quá trình nghiên cứu và dựa trên một số kết quả thực nghiệm thu được, chúng tôi rút ra một số kết luận sau: 1. Đã chế tạo được VLHP từ nguồn phụ phẩm công nghiệp là bã mía thông qua hai quá trình chưa xử lý và xử lý bằng NaOH. 2. Đã xác định đặc điểm bề mặt của VLHP1 và VLHP2 bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM). Các kết quả nhận được cho thấy VLHP2 có độ xốp bề mặt lớn so với nguyên liệu, độ bền cơ học cao.

3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Rhodamine B trong dung dịch nước của VLHP1 và VLHP2. Kết quả thu được cho thấy: - Độ pH tốt nhất cho sự hấp phụ của VLHP1 và VLHP2 đối với Rhodamine B là 7.

- Thời gian đạt cân bằng hấp phụ của nguyên liệu VLHP 1, VLHP 2 đối với Rhodamine B là 60 phút.

- Khảo sát khối lượng các VLHP từ 0,2÷1,0g, khi tăng khối lượng VLHP1 và VLHP2 hiệu suất hấp phụ của VLHP1 và VLHP2 đối với Rodamine B tăng.

Tuy nhiên từ 0.2÷0.4g hiệu suất hấp phụ của VLHP1, VLPH2 tăng nhanh, từ 0.4÷1g hiệu suất hấp phụ của các VLHP tăng chậm.

- Khảo sát kích thước VLHP1 và VLHP2 (từ <0.5 ÷ 3mm) khi tăng kích thước các VLHP hiệu suất hấp phụ giảm tương ứng là: VLHP1 59.8÷44.5 %; VLHP1 78.5÷ 63.7 %.

Như vậy, bã mía qua xử lý bằng NaOH có khả năng hấp phụ Rhodamine B trong dung dịch nước với hiệu suất khá cao. Luận văn này sẽ là cơ sở cho việc tiếp tục các hướng nghiên cứu, nhằm ứng dụng các VLHP chế tạo từ bã mía vào quá trình xử lý nguồn nước bị ô nhiễm trong thực tế.

30

KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài này, tuy được sự chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô hướng dẫn nhưng do chưa có thời gian làm nghiên cứu nhiều nên chúng tôi chưa khảo sát được dung lượng hấp phụ cực đại của các vật liệu hấp phụ và chưa ứng dụng các VLHP chế tạo từ bã mía vào quá trình xử lý nguồn nước bị ô nhiễm trong thực tế. Vì vậy rất mong các mọi người có thể giúp chúng tôi tiếp tục nghiên cứu hoàn thành các nội dung trên.

31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Lê Văn Cát, “Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lí nước và nước thải”, Nxb Thống kê, Hà Nội, (2002).

2.Trần Tứ Hiếu, “Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis”, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, (2003).

3.Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga, “Giáo trình công nghệ xử lí nước thải”,Nxb Khoa học và kĩ thuật, Hà Nội, (2005).

4. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, “Hóa lí tập II”, Nxb Giáo dục, Hà Nội, (1998).

5. Đặng Trần Phòng, Trần Hiếu Nhuệ, “Xử lí nước cấp và nước thải dệt nhuộm”, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội, (2005).

6. Đỗ Đình Rãng, Đặng Đình Bạch, Lê Thị Anh Đào, Nguyễn Mạnh Hà, Nguyễn Thị Thanh Phong, “Hoá học hữu cơ 3”, NXB Giáo duc, Hà Nội, (2006).

7. Hồ Sĩ Tráng, “Cơ sở hoá học gỗ và xennluloza, tập 1”, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, (2005).

8. A.G.Liew Abdullah, MA, Mohd Salled, M.K.Siti Mazlina, M.J Megat Mohd Noor, M.R Osman, R.Wagiran, and S.Sobri, “Azo dye removal by adsorption using waste biomass: Sugarcane bagasse”, international Journal of engineering and technogy, vol.2, No.1, pp. 8-13, (2005).

9. Mas Rosemal H.Mas Haris and Kathiresan Sathasivam, “The removal of methyl red from aqueous solutions using banana Pseudostem Fibers”, American Journal of applied sciences 6(9): 1690-1700, ISSN 1546-9237 (2009).

10. Osvaldo Karnitz Jr, Leandro Vinicius Alves Gurgel…“Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse”, Bioresourse Technology 98, 1291 – 1297 (2007) 11. Umesh K. Garg and Dhiraj Sud, “Optimization of process parameters for removal of Cr (VI) from aqueous solutions using modified sugarcane bagasse”, Electronic Journal of Environmental, Agricultural and Food Chemistry, 4(6), 11501160, (2005)

32

12. S.Saiful azhar, A.Ghaniey Liew, D.Suhardy, K.Farizul Hafiz, M.D Irfan Hatim, “Dye removal from aqueous solution by using adsorption on treated sugarcane bagasse”, American Journal of applied sciences 2(11): 1499-1503, ISSN 1546-9239, (2005).

13. Sumanjit, Walia TPS, Ravneet Kaur, “Removal of health hazards causing acidic dyes from aqueous solutions by process of adsorption”, Peer Reviewed open Access Free Published Quarterly Mangalore, South India, ISSN 0972-5997, (2007).

14. T.Santhi, Smanonmani, T.Ssmitha and K.Mahalakshkl, “Adsorption kinetics of cationic dyes from aqueous solution by bioadsorption onto activated carbon prepared from cucumis sativa”, pepartment of Environmental Engcneery Sepuluh Nopember Institube of tech nology, (2009).

15. T.Santhi, Smanonmani, T.Ssmitha , “Removal of methyl red from aqueous solution by activated carbon prepared from the annona squmosa seed by adsorption”, Chemical Engineering Research Bulletin 14, 11-18, (2010).

16.

https://toc.123doc.org/document/1794302-ii-tong-quan-ve-cac-thuoc-

nhuom-rhodamine.htm 17. http://tieuluan.info/hc-vin-nng-nghip-vit-nam-v7.html?page=

33