Issuu

Tên đề tài:

TỔNG HỢP HẠT NANO TiO2/Fe2O3 VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ AMOXICILLIN

Sinh viên:

Dương Thị Oanh

Giáo viên hướng dẫn:

TS. Vũ Thị Hương ThS. Trần Minh Đức

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

LỜI CẢM ƠN

U Y

Khóa luận tốt nghiệp này được thực hiện tại Bộ môn Hóa Phân tích – Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, em đã được đón nhận rất nhiều sự dạy dỗ, hướng dẫn và góp ý nhiệt tình của các thầy cô,

ẠO

bạn bè.

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô giáo TS. Vũ Thị Hương và thầy giáo Ths. Trần Minh Đức – người đã giao đề tài và tận tình chỉ

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

bảo, hướng dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.

10 00

Em xin chân thành cảm ơn!

TR ẦN

Em cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo trong Bộ môn Hóa Phân tích, các Thầy, Cô trong khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội cùng với toàn thể các bạn bè đã giúp đỡ, động viên em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận.

Hà Nội, tháng 5 năm 2017

Í-

Sinh viên

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Dương Thị Oanh

1 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

MỤC LỤC

U Y

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN...................................................................................... 6 1.1. TỔNG QUAN VỀ TiO2 ......................................................................................6 1.1.1. Giới thiệu vật liệu nano TiO2 ............................................................................ 6

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT ................................................................. 4 MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 5

1.1.2. Cấu trúc của vật liệu TiO2 ................................................................................ 7 1.1.3. Tính quang xúc tác của TiO2 ............................................................................ 8 1.1.3.1. Giới thiệu về chất xúc tác quang .....................................................................8

ẠO

1.1.3.2. Cơ chế xúc tác quang ......................................................................................8 1.1.4.1. Phương pháp vật lý .........................................................................................9 I.1.4.2. Các phương pháp hóa học ............................................................................. 10

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

1.2. Tổng quan về oxit Fe2O3 ................................................................................... 11 1.2.1. Giới thiệu về Fe2O3 ......................................................................................... 11 1.2.2. Tính chất của Fe2O3........................................................................................ 11 1.2.3. Ứng dụng của oxit Fe2O3 ................................................................................ 12

10 00

1.2.4. Các phương pháp tổng hợp............................................................................. 12 1.2.4.1. Phương pháp thủy nhiệt ................................................................................ 12 1.2.4.2. Phương pháp đồng kết tủa ............................................................................ 12 1.2.4.3. Phương pháp sol–gel .................................................................................... 13

Í-

1.3. Amoxicillin ........................................................................................................ 13 1.3.1. Sơ lược về amoxicillin ..................................................................................... 13 1.3.2. Các phương pháp xử lí ................................................................................... 14

ÁN

-L

1.3.2.1. Phương pháp xử lí sinh học........................................................................... 14 I.3.2.2. Phương pháp xử lí bậc cao ............................................................................ 15 1.3.2.3. Phương pháp oxi hóa cao cấp ....................................................................... 15 1.3.2.4. Công nghệ hybrid .......................................................................................... 16

IỄ N

ÀN

1.3.3. Phương pháp định lượng chất kháng sinh ..................................................... 17

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM............................................................................... 19 2.1. Dụng cụ, hóa chất và thiết bị ............................................................................ 19 2.1.1. Dụng cụ........................................................................................................... 19 2.1.2. Thiết bị ............................................................................................................ 19 2.1.3. Hóa chất .......................................................................................................... 19 2.2. Qui trình tổng hợp vật liệu ............................................................................... 20 2.2.1. Qui trình tổng hợp vật liệu Fe2O3 ................................................................... 20

2 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

2.2.2. Qui trình tổng hợp vật liệu TiO2/ Fe2O3 ......................................................... 20

2.4. Quy trình xử lí amoxicilin ................................................................................ 22 2.4.1. Điều kiện tiến hành......................................................................................... 22

2.3. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ amoxicillin .................................... 22 2.3.1. Chuẩn bị dung dịch mẫu chuẩn amoxicillin .................................................. 22 2.3.2. Điều kiện đo amoxicillin bằng bằng phương pháp HPLC ............................. 22

U Y

2.4.2. Khảo sát thành phần vật liệu .......................................................................... 23 2.4.3. Xử lí mẫu nước thải chứa amoxicillin ............................................................ 23

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 25 3.1. Tổng hợp vật liệu nano TiO2/Fe2O3 và nghiên cứu cấu trúc bề mặt............... 25

ẠO

3.2. Ứng dụng vật liệu trong xử lý amoxicilin ........................................................ 26 3.2.1. Đường chuẩn xác định hàm lượng amoxicillin bằng phương pháp HPLC ... 26 3.2.2. Khả năng xúc tác của vật liệu dưới tác dụng của ánh sáng vùng khả kiến ... 28

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

3.2.3. Khảo sát thành phần của vật liệu xúc tác ....................................................... 29 3.2.4. Kết quả xử lí mẫu chứa amoxicillin................................................................ 30

TR ẦN

KẾT LUẬN .............................................................................................................. 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 33

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

PHỤ LỤC ................................................................................................................. 35

3 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Tiếng Việt

Tiếng Anh Axit xitric

CAT

Photo catalysis

Chất xúc tác quang

Forbidden band

Năng lượng vùng cấm

Hole

Lỗ trống

Electron

ẠO

U Y

Citric acid

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Kí hiệu viết tắt

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

Vùng hóa trị

Conductive Band

Ultraviolet

TR ẦN

Valence Band

Vùng dẫn Ánh sáng tử ngoại

Scanning Electron Microscope

Kính hiển vi điện tử quét

XRD

X–ray diffraction

Tinh thể học tia X

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

SEM

4 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

MỞ ĐẦU

U Y

triển với nhiều công ty cổ phần dược nổi tiếng như Công ty CP Trapaco, Công ty CP dược Hậu Giang, Công ty CP dược phẩm Nam Hà, … Trong quá trình chế biến nguyên liệu thành các sản phẩm thuốc, quá trình rửa giải trang thiết bị, rửa chai lọ, vệ sinh nhà xưởng,… đã tạo ra nguồn nước thải có mức độ ô nhiễm khá cao. Nguồn nước

Ngành công nghiệp dược phẩm của nước ta được đánh giá là đang trên đà phát

ẠO

thải này có chứahàm lượng dầu mỡ cao và các thành phần khó xử lý đặc biệt là hợp chất có chứa vòng β– lactams nếu nhà máy có sản xuất thuốc kháng sinh, khiến thông số COD trong nước thải thường có giá trị cao, vượt quá quy chuẩn xả thải cho phép.

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Hiện nay, để làm giảm thiểu nồng độ của các thành phần có trong nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận,một trong phương pháp phổ biến được dùng để xử lý đó là phương pháp xúc tác quang giúp phân hủy tốt các loại hợp chất hữu cơ, điển hình là vật liệu bán dẫn nano TiO2 [1,2].

TR ẦN

Tuy nhiên do độ rộng vùng cấm (Eg) của titan đioxit (TiO2) (3,25 eV đối với anatase và 3,05 eV đối với rutile) nên chỉ ánh sáng tử ngoại (UV) với bước sóng λ < 380 nm mới kích thích được electron từ vùng hóa trị lên vùng dẫn và gây ra hiện

10 00

tượng quang xúc tác. Điều này làm hạn chế khả năng ứng dụng của vật liệu TiO2 trong xử lí môi trường. Để sử dụng được nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời vào quá trình quang xúc tác của TiO2, cần thu hẹp năng lượng vùng cấm của nó. Để thực hiện mục đích này nhiều ion kim loại và phi kim đã được sử dụng pha tạp vào trong

-L

Í-

vật liệu TiO2. Pha tạp TiO2các nguyên tố khác như phi kim, kim loại chuyển tiếp, … là cách thức hiệu quả để mở rộng ánh sáng hấp phụ từ vùng UV sang vùng nhìn thấy và giảm sự tái kết hợp của những electron và lỗ trống được phát quang của TiO2 [3].

IỄ N

ÀN

ÁN

Với mong muốn được đóng góp một phần nhỏ cho việc tìm kiếm vật liệu quang xúc tác nền TiO2 hoạt động trong vùng ánh sáng nhìn thấy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Tổng hợp hạt nano TiO2/Fe2O3 và ứng dụng trong xử lý amoxicillin”.

5 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ TiO2

U Y

1.1.1. Giới thiệu vật liệu nano TiO2

Môi trường ô nhiễm là hệ quả của sự phát triển trên thế giới, đây là một vấn đề hết sức nghiêm trọng không thể bỏ qua. Ví dụ về ô nhiễm môi trường có thể được liệt kê rất nhiều như: Ô nhiễm nguồn nước do chất thải công nghiệp và hộ gia đình, các

ẠO

bệnh về hô hấp do ô nhiễm không khí như SOx và NOx, không khí trong phòng bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ phát ra từ vật liệu xây dựng mới được phát triển, đioxin thoát ra từ vật liệu nhựa trong quá trình đốt rác,... Thực tế là việc sử dụng năng lượng

Trong trường hợp như vậy,

10 00

chúng ta cần một loại vật liệu mới có thể nhẹ nhàng hài hòa với môi trường bị ô nhiễm để khôi phục lại

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

để loại bỏ sự ô nhiễm môi trường lại làm tăng lượng khí thải CO2 dẫn đến sự nóng lên toàn cầu nhiều hơn, do đó dẫn đến một tình trạng khó xử là không thể sử dụng năng lượng để hoàn thành mục tiêu chống ô nhiễm môi trường.

ÁN

-L

Í-

nguyên trạng bằng cách sử dụng năng lượng tự nhiên, đó là một phần của môi trường. Một giải pháp cho vấn đề đó là chất xúc tác quang [4]. Chất xúc tác quang tạo ra quá trình oxy hóa trên bề mặt để loại bỏ các chất độc hại như các hợp chất

hữu cơ hay vi khuẩn,... khi nó được tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.

IỄ N

ÀN

Các phản ứng quang hóa trên bề mặt titanium đioxit (TiO2) đã thu hút nhiều sự chú ý về việc ứng dụng thực tế để làm sạch môi trường như làm sạch gạch, kính, … TiO2 có những lợi thế của sự ổn định hóa học cao, không gây độc, giá thành tương đối thấp, nhưng một bất lợi lớn là chỉ có ánh sáng tử ngoại (chiếm khoảng 4% bức xạ mặt trời) được sử dụng cho các phản ứng quang hóa. Vì vậy, nó là sự quan tâm rất lớn nhằm tìm cách mở rộng vùng bước sóng hấp thụ của TiO2 sang vùng nhìn thấy mà không làm giảm hoạt tính quang và để sử dụng có hiệu quả hơn đặc tính quang xúc tác

6 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

của loại vật liệu này. Với những thành công bước đầu, những nghiên cứu về cấu trúc vật liệu TiO2 pha tạp đã chứng minh rằng tính chất và đặc điểm cấu trúc của vật liệu TiO2 hoàn toàn có thể thay đổi được khi thay thế một phần các ion titan bằng các ion của các nguyên tố khác. Hướng nghiên cứu này nhằm mục đích mở rộng các ứng dụng của loại vật liệu này trong lĩnh vực chế tạo vật liệu xử lý môi trường, vật liệu xây dựng thân thiện môi trường, năng lượng sạch, … trong điều kiện chiếu sáng thông thường

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

U Y

mà không cần bổ sung nguồn sáng tử ngoại (UV).

Hiện nay, TiO2 có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống như hóa mỹ phẩm, chất màu, sơn, chế tạo các loại thủy tinh, men và gốm chịu nhiệt… Ở dạng hạt mịn kích

ẠO

thước nm, TiO2 được ứng dụng trong các lĩnh vực chế tạo pin mặt trời, sensor, làm chất xúc tác quang, … Đặc biệt TiO2 được quan tâm trong lĩnh vực làm xúc tác quang ứng dụng trong xử lý môi trường và công nghệ năng lượng.

Titanđioxit

(TiO2)làchất

G N H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

1.1.2. Cấu trúc của vật liệu TiO2

rắnmàutrắng,đunnóngcómàuvàng,khilàmlạnhthìtrở

TR ẦN

lạimàu trắng.Tinh thểTiO2cóđộcứngcao,khónóngchảy(t0nc=1870°C) bền nhiệt, không độc hại và không bị xám khi để lâu trong không khí [5].

Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể các dạng thù hình của TiO2

ÁN

-L

Í-

10 00

TiO2 trong tự nhiên tồn tại ba dạng thù hình khác nhau là rutile, anatase, và brookite.

IỄ N

ÀN

Trong ba pha chính thì hai dạng được ứng dụng nhiều hơn là anatase và rutile. Theo nhiệt độ, cấu trúc của TiO2 chuyển dần từ trạng thái vô định hình sang pha anatase rồi đến pha rutile. Pha anatase chiếm ưu thế khi nung ở nhiệt độ thấp

(300°C đến 700°C), khi tăng nhiệt độ lên (700°C đến 900°C) pha anatase chuyển sang pha rutile, còn ở nhiệt độ cao (trên 900°C), pha rutile sẽ chuyển thành pha brookite. Một số tính chất vật lí đặc trưng của hai dạng tinh thể anatase và rutilecủa TiO2 được cung cấp ở bảng dưới đây:

7 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Tứ phương

Cấu trúc tinh thể

Nhiệt độ nóng chảy (°C)

1800

1850

Khối lượng riêng (g/cm3)

3,84

4,20

Độ cứng Mohs

5,5 – 6,0

6–7

Chỉ số khúc xạ

2,54

Hằng số điện môi

Nhiệt dung riêng (cal.mol–1°C–1)

Mức năng lượng vùng cấm (eV)

1.1.3. Tính quang xúc tác của TiO2

.Q TP

ẠO

2,75

U Y

H Ư

12,96 3,25

Rutile

Anatase

Tính chất vật lí

114 13,2 3,05

TR ẦN

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

STT

Bảng 1.1. Một số tính chất vật lí của TiO2 anatase và rutile

10 00

1.1.3.1. Giới thiệu về chất xúc tác quang

Năm 1930, khái niệm quang xúc tác ra đời. Trong hoá học, nó dùng để nói đến những phản ứng xảy ra dưới tác dụng đồng thời của ánh sáng và chất xúc tác, hay nói cách khác, ánh sáng chính là nhân tố kích hoạt chất xúc tác, giúp cho phản ứng xảy ra. Khi có sự kích thích của ánh sáng, trong chất bán dẫn sẽ tạo ra cặp điện tử – lỗ trống

ÁN

-L

Í-

và có sự trao đổi electron giữa các chất bị hấp phụ, thông qua cầu nối là chất bán dẫn. Bằng cách như vậy, chất xúc tác quang làm tăng tốc độ phản ứng quang hóa, cụ thể là tạo ra một loạt quy trình giống như phản ứng oxi hoá – khử và các phân tử ở dạng

chuyển tiếp có khả năng oxi hoá – khử mạnh khi được chiếu bằng ánh sáng thích hợp.

IỄ N

ÀN

Titan oxit TiO2 được làm chất xúc tác quang vì thỏa mãn 2 điều kiện: - Có hoạt tính quang hóa. - Có năng lượng Eg thích hợp để hấp thụ ánh sáng cực tím hoặc nhìn thấy.

1.1.3.2. Cơ chế xúc tác quang TiO2 là chất có hoạt tính quang hóa. Hệ TiO2 + UV đã được ứng dụng trong xử lý các chất thải do có tính oxi hóa mạnh. Quá trình xúc tác quang trên bề mặt vật liệu bán dẫn TiO2 được khơi mào khi nhận được nguồn ánh sáng có bước sóng thích hợp

8 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

có năng lượng bằng hoặc lớn hơn năng lượng vùng cấm của TiO2 (λ< 380 nm). Khi đó, các electron hóa trị sẽ tách khỏi liên kết, chuyển từ vùng hóa trị (VB) lên vùng dẫn (CB) và để lại các lỗ trống ở VB, từ đó tạo ra các cặp electron – lỗ trống:

U Y

Các electron có tính khử rất mạnh còn các lỗ trống có tính oxi hóa rất mạnh. Chúng sẽ tham gia phản ứng với các chất hấp phụ tại bề mặt chất xúc tác như H2O, ion OH−, các hợp chất hữu cơ hoặc oxi hòa tan. Sự oxi hóa nước hay OH− bị hấp phụ trên

TiO2 (eCB− + hVB+)

+ hv (λ < 380 nm)

TiO2

bề mặt các hạt TiO2 sẽ sinh ra gốc tự do OH*là tác nhân chính của các quá trình oxi hóa nâng cao. TiO2 (h+) + H2O TiO2 + OH* +H+

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

TiO2 (h+) + OH− TiO2 + OH* Một phản ứng quan trọng khác xảy ra trong vùng dẫn của TiO2 là các e− có thể khử O2 bị hấp phụ, tạo ra ion O2−. TiO2 (e−) + O2 TiO2 + O2−

TR ẦN

H Ư

Gốc O2−phản ứng với ion H+ (tạo thành do sự phân ly H2O) để sinh ra HO2*. H + + O2− HO2* Từ các gốc O2− và HO2*, có thể tạo thành H2O2 theo các phản ứng sau:

10 00

2O2− + 2H2O H2O2 + 2OH− + O2 TiO2 (e−) + HO2* + H+ H2O2 + TiO2 Sau đó, H2O2 bị phân tách, tạo ra các gốc hydroxyl: H2O2 + hν 2OH*

H2O2 + O2− OH*+ O2 + OH− H2O2 + TiO2 (e−) OH* + OH− + TiO2 Ion OH− sinh ra lại có thể tác dụng với lỗ trống quang sinh (h+) để tạo thêm

ÁN

-L

Í-

gốc OH*là một tác nhân oxi hóa mạnh có khả năng oxi hóa hầu hết các chất hữu cơ. Trong quá trình xúc tác quang của TiO2, các chất ô nhiễm hữu cơ hoặc vô cơ bị oxi hóa lên mức cao hơn và cuối cùng tạo thành các chất không độc hại [6].

IỄ N

ÀN

1.1.4. Các phương pháp tổng hợp TiO2 Trong những năm gần đây, liên quan đến ứng dụng hiện đại của TiO2, một số phương pháp tổng hợp TiO2 đã được nghiên cứu và ứng dụng: 1.1.4.1. Phương pháp vật lý Đểđiều chếnano TiO2thường sử dụng 3 phương pháp vật lí sau:

9 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

* Phương pháp phân ly nhiệt trong dung môi: Là phương pháp gần giống phương pháp thủy nhiệt, ngoại trừ việc sử dụng dung môi và trong điều kiện nhiệt độ rất cao so với phương pháp thủy nhiệt.

* Phương pháp lắng đọng hơi hóa học: Sử dụng thiết bị bay hơi titan kim loại ở nhiệt độ cao, sau đó cho kim loại dạng hơi tiếp xúc với oxi không khí để thu được oxit kim loại. Sản phẩm thu được là TiO2 dạng bột hoặc màng mỏng.

U Y

* Phương pháp bắn phá ion: Các phân tử được tách ra khỏi nguồn rắn nhờ quá trình va đập của các khí. Phương pháp này thường được dùng để điều chế màngTiOx đa tinh thểthành phần chính là rutile và không có hoạt tính xúc tác.

ẠO

I.1.4.2. Các phương pháp hóa học

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

* Phương pháp thuỷ nhiệt: Đi từ nguồn nguyên liệu TiO2 anatase. Trong phương pháp này, dùng nước dưới áp suất cao và nhiệt độ cao hơn điểm sôi bình thường. Khi đó, nước thực hiện hai chức năng: thứ nhất vì nó ở trạng thái hơi nên nó

TR ẦN

H Ư

chính là môi trường truyền áp suất cho phản ứng xảy ra, thứ hai nó đóng vai trò như một dung môi có thể hoà tan một phần chất phản ứng dưới áp suất cao, do đó phản ứng được thực hiện trong pha lỏng hoặc có sự tham gia một phần của pha lỏng hoặc

10 00

pha hơi. Thông thường, áp suất pha khí ở điểm tới hạn chưa đủ để thực hiện quá trình này. Vì vậy, người ta thường chọn áp suất cao hơn áp suất hơi cân bằng của nước để tăng hiệu quả của quá trình điều chế. Nhiệt độ, áp suất hơi nước và thời gian phản ứng là các nhân tố vô cùng quan trọng quyết định hiệu quả của phương pháp, ngoài ra cũng

-L

Í-

có thể sử dụng các dung môi phân cực như NH3, dung dịch nước chứa HF, các axit, bazơ khác để điều chỉnh pH hoặc các dung môi không phân cực để mở rộng khả năng ứng dụng của phương pháp tổng hợp này[7]. Phương

pháp

thủy

phân:

ÁN

TrongsốcácmuốivôcơcủatitanđượcsửdụngđểđiềuchếTiO2 dạnganatasethìTiCl4đượcsử dụngnhiềunhất vàcũngchokếtquảkhátốt. Thủy

phânTiCl4trongdungdịchnướchoặc

etanol:ChuẩnbịdungdịchTiCl4

IỄ N

ÀN

bằngcáchnhỏtừtừTiCl499%vàonước ( hoặchỗnhợprượu − làmlạnhbằnghỗnhợpnướcđá−muốiđểthuđượcdungdịchtrongsuốt.

nước)đãđược

Sauđódungdịchđượcđunnóngđếnnhiệtđộthíchhợpđểquátrìnhthuỷphânxảyra. Quátrìnhxảyratheo phản ứngsau: TiCl4+3H2O

Ti(OH)4+4HCl

Sauđó,Ti(OH)4ngưngtụloạinướcđểtạorakếttủaTiO2.nH2O.Kếttủađượclọc,rửa,sấ

10 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

* Phương pháp nghiền: Đây là phương pháp được áp dụng rất sớm để chế tạo các hạt nano dùng trong các ứng dụng vật lý. Trong phương pháp này, TiO2 được

ychânkhông,nungởnhiệtđộthíchhợpđểthuđượcsảnphẩmTiO2kíchthướcnano.Kếtquảthu đượctừ phươngphápnàykhátốt,cáchạtTiO2kíchthướcnanodạngtinhthểrutilecókíchthướctrungbì nh5,0 nm-10,5nm.

U Y

nghiền với các chất hoạt hóa bề mặt và hóa chất để biến tính cùng với dung môi. Chất hoạt hóa bề mặt giúp cho quá trình nghiền được dễ dàng đồng thời tránh các hạt kết tụ với nhau. Sau khi nghiền, sản phẩm phải trải qua một quá trình phân tích hạt rất

ẠO

phức tạp để thu được các hạt tương đối đồng nhất. * Phương pháp tẩm: Thủy phân TiCl4 trong dung môi etanol−nước, sau đó trộn huyền phù TiO2.nH2O với dung dịch chứa tiền chất cần biến tính (ví dụbiến tính N thì có thể là dung dịch NH3, dung dịch amin, ure…) trong nước có nồng độ khác nhau.

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Sau đó lấy sản phẩm thu được đem sấy rồi nung ở các nhiệt độ khác nhau. * Phương pháp sol–gel: Sol−gel là quá trình chế tạo vật liệu oxit kim loại từ dung dịch, thông qua các phản ứng thuỷ phân-ngưng tụ muối vô cơ kim loại hoặc tiền chất alkoxide kim loại[8]. Quá trình sol−gel gồm 5 giai đoạn sau:

10 00

Giai đoạn 1: Tạo hệ sol. Giai đoạn 2: Gel hóa.

Giai đoạn 3: Định hình.

Giai đoạn 4: Sấy.

-L

Í-

Giai đoạn 5: Kết khối.

ÁN

1.2. Tổng quan về oxit Fe2O3

1.2.1. Giới thiệu về Fe2O3

tồn tại của Fe2O3 vô định hình và 4 pha tinh thể khác gồm có: alpha–α, beta–β, gamma–γ, epsilon–ε [9].

IỄ N

ÀN

Fe2O3 là loại oxit sắt phổ biến nhất trong thiên nhiên và cũng là hợp chất thuận tiện nhất cho việc nghiên cứu tính chất từ và chuyển pha cấu trúc của các hạt nano. Sự

1.2.2. Tính chất của Fe2O3

11 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

– Fe2O3là chất rắn màu nâu đỏ, không tan trong nước. – Fe2O3 là một oxit bazơ, tan trong axit tạo thành dung dịch muối sắt (III).

mạnh, α– Fe2O3 là phản sắt từ.

– Về tính chất từ tính: β–Fe2O3 có tính thuận từ, γ–Fe2O3 và ε–Fe2O3 có từ tính

Fe2O3 + 6HCl2FeCl3 + 3H2O

U Y

1.2.3. Ứng dụng của oxit Fe2O3

Oxit Fe2O3 là dạng oxit sắt bền nhất, có tính chất bán dẫn và được xếp vào loại

ẠO

chất bán dẫn loại n, có độ ổn định cao và có khoảng trống từ 2,0–2,2 eV. Vì vậy, Fe2O3 có tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực xúc tác quang hóa, vật liệu từ, ....

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

1.2.4. Các phương pháp tổng hợp

H Ư

Phương pháp hóa học dựa trên các phản ứng hóa học thông thường:

TR ẦN

2Fe3+ + 6OH–→ Fe2O3 + 3H2O (100oC)

10 00

1.2.4.1. Phương pháp thủy nhiệt

Tuy nhiên sản phẩm tạo không tinh khiết, ở dạng tinh thể nhỏ (<3000 Å) thường là γ–Fe2O3 và tinh thể lớn (> 3000 Å) lại là α–Fe2O3.

Phản ứng xảy ra trong autoclave ở nhiệt độ khoảng 200~220oC, áp suất của hệ cũng tăng lên tạo điều kiện cho quá trình kết tinh sản phẩm. Phương pháp thủy nhiệt

tổng hợp Fe2O3 từ FeCl3 và CO(NH2)2 ở 90oC được đề xuất cơ chế sau: 2NH3 + CO2

NH3.H2O

→

NH4+ + OH–

Fe3+ + 3OH–

→

Fe(OH)3

2Fe(OH)3

→

Fe2O3 + 3H2O

ÁN

-L

Í-

NH2CONH2 +H2O →

IỄ N

ÀN

Phương pháp này cho kích thước hạt đồng đều, có thể điều khiển được nhờ thay đổi thời gian phản ứng, nhiệt độ, pH và nồng độ dung dịch. Có thể thu được

sản phẩm dạng que, sợi, ống nano ngắn, dạng kim, ... Tuy nhiên đòi hỏithiết bị chuyên dụng, áp suất cao và thời gian phản ứng khá dài[10]. 1.2.4.2. Phương pháp đồng kết tủa Phương pháp này thường được thực hiện nhờ phản ứng giữa muối Fe(II)

12 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

(peclorat, clorit, sunphat, nitrat) và kiềm. Hình dạng và kích thước hạt phụ thuộc vào loại muối Fe(II), nồng độ, nhiệt độ, pH và lực ion trong dung dịch. Kích thước hạt thu được vào khoảng 2~15 nm.Phương pháp đồng kết tủa đơn giản, dễ thực hiện và rẻ tiền, hiệu suất cao và có thể tổng hợp với lượng lớn tuy nhiên kích thước hạt phân bố trong dải khá rộng[10].

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

1.2.4.3. Phương pháp sol–gel

U Y

Phương pháp này có thể tổng hợp được ở oxit kim loại ở ngay nhiệt độ phòng. Quá trình gồm hai bước: Thủy phân tạo sol và cô đặc polime hóa tạo gel, sau đó gia nhiệt để hình thành hạt nano. Bằng cách thay đổi điều kiện tổng hợp (nồng độ nguyên

ẠO

liệu, pH, nhiệt độ, tốc độ khuấy) có thể tạo ra vật liệu có hàm lượng, cấu trúc, kích thước khác nhau. Tuy nhiên quá trình tạo gel khó điều khiển và ảnh hưởng nhiều đến sản phẩm cuối cùng [10].

N H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

1.3. Amoxicillin

TR ẦN

1.3.1. Sơ lược về amoxicillin

10 00

Amoxicillinđược phát hiện bởi các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm nghiên cứu Beecham năm 1972. Ở Mỹ, nó được tiếp thị của GlaxoSmithKline (công ty thừa kế) theo tên gốc thương mại.Phổ hẹp của hoạt động kháng khuẩn của các Penicillin

-L

Í-

dẫn đến việc tìm kiếm các dẫn xuất Penicillin có thể điều trị một phạm vi rộng hơn các bệnh nhiễm trùng. Bước tiến quan trọng đầu tiên là sự phát triển trên ampicillin. Ampicillin có một phổ rộng lớn hơn các Penicillin ban đầu và cho phép bác sĩ điều trị một phạm vi rộng hơn của cả 2 bệnh nhiễm trùng vi khuẩn Gram dương và Gram âm. Phát triển hơn nữa đến Amoxicillin, với thời gian cải thiện hành động, nó khác với Ampicillin chỉ đơn thuần là có thêm nhóm hydroxil trên vòng benzen.

IỄ N

ÀN

ÁN

Amoxicillinhay còn được gọi tắt là amox, là hợp chất có chứa vòng β–lactams, là thuốc kháng sinh cùng họ với Penicilin, nó ngăn chặn và diệt các loại vi khuẩn Gram dương như viêm họng, da tấy mủ hay nhiễm trùng da, nhiễm trùng đường tiết niệu, viêm phổi,…[11]. – Công thức phân tử amox:C16H19N3O5S. –Phân tử gam: 365,4 g/mol. – Công thức cấu tạo:

13 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

U Y

ết tinh trắng tr hay gần như trắng, ng, khó tan trong nước và trong – Tính chất: Bột kết u béo, tan trong các dung etanol 96%, thực tế không tan trong cloroform, ete và các dầu ki loãng. dịch axit loãng và dung dịch kiềm

ẠO

– Thuốc Amoxicilin được dùng rộng rãi, để điều trị:

ẩn đường hô hấp trên, viêm xoang, viêm tai giữa. + Nhiễm khuẩn

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

m khuẩn đường hô hấp dưới do liên cầu khuẩn, n, phế cầu khuẩn, tụ + Nhiễm tiết penicilinase và H. influenzae. cầu khuẩnn không ti ẩn đường tiết niệu không biến chứng. + Nhiễm khuẩn

TR ẦN

ẩn đường mật. + Nhiễm khuẩn với Amoxicilin.

m khuẩn da, cơ do liên cầu khuẩn, tụ cầu khuẩn, n, E. coli nh nhạy cảm + Nhiễm

10 00

nh Lyme ở trẻ em hoặc phụ nữ có thai, phụ nữ đang cho con bú. + Bệnh m Chlamydia trachomatis đường tiết niệu sinh dục ục ở người mang + Nhiễm

thai không dung nạp được Erythromycin.

Í-

+ Bệnh than.

ÁN

-L

+ Viêm dạ dày-ruột (bao gồm viêm ruộtt do Salmonella, lỵ trực khuẩn), nh nhân ph phẫu thuật hoặc viêm màng trong tim ((đặc biệt để dự phòng ở bệnh

IỄ N

ÀN

th hàn và sốt phó thương hàn. nhổ răng), sốt thương ới các thuốc thu khác trong điều trị nhiễm m H. pylori ở bệnh nhân + Phối hợp với loét dạ dày tá tràng.

nh chất Với nhiềuu công dụng như vậy, Amoxicillin là coi mộtt trong những kháng sinh quan trọng được dùng trong ngành Y tế. 1.3.2. Các phương pháp xử lí 1.3.2.1. Phương pháp xử lí sinh học

14 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

* Phương pháp xử lí yếm khí: Quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện yếm khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:

Vi sinh vật + Chất hữu cơ→CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới

U Y

* Phương pháp xử lí hiếu khí: Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí trong bể xử lý nước thải có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình

oxi hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều.

ẠO

I.3.2.2. Phương pháp xử lí bậc cao

* Công nghệ màng: Lọc bằng màng là một công nghệ loại bỏ tạp chất và muối trong nước rất tiết kiệm. Lọc bằng màng là một quy trình bóc tách vật lý bằng màng

N H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

bán thấm.

TR ẦN

* Than hoạt tính: Than hoạt tính là loại vật liệu gồm chủ yếu là nguyên tố carbon ở dạng vô định hình có tính năng rất đa dạng và đặc biệt là có kết cấu nhiều lỗ

10 00

xốp, diện tích bề mặt cực kỳ lớn được tạo ra trong giai đoạn hoạt tính hóa các cấu trúc rỗng ở bên trong.Nước thải (đặc biệt nước thải công nghiệp chứa các phân tử hữu cơ độc hại hoặc các phân tử có độ bền vững bề mặt cao ngăn cản các quá trình xử lý sinh học) đi qua than hoạt tính sẽ được lưu giữ lại trên bề mặt. Ngoài ra, than hoạt tính chứa và nuôi dưỡng các loại vi khuẩn có khả năng phân hủy các chất hữu cơ dính bám để tạo ra bề mặt tự do, cho phép giữ lại các phân tử hữu cơ mới.

Í-

1.3.2.3. Phương pháp oxi hóa tiên tiến

ÁN

-L

Nước thải ngành dược có các hợp chất rất khó bị tác động bởi phương pháp xử lý thông thường. Tuy nhiên, hầu hết các chất hợp chất này có thể được xử lý không khó bởi sự oxi hóa cao cấp (advanced oxidation). Mục đích của kỹ thuật oxi hóa cao cấp là tạo ra gốc hydroxyltự do (OH*), một tác nhân oxi hóa mạnh dễ phản ứng, phá

IỄ N

ÀN

hủy hầu hết chất hữu cơ trong nước.Sau đây là một số phương pháp đã được nghiên cứu và sử dụng: * Xử lý bằng tác nhân O3/H2O2: Quá trình oxi hoá của ozon với sự có mặt của hydropeoxit (O3/H2O2) được gọi là quá trình peroxon hoặc perozon, quá trình Peroxon thực hiện sự oxi hoá chất ô nhiễm chủ yếu là gián tiếp thông qua gốc hydroxyl được tạo ra từ ozon. Quá trình peroxon được sử dụng rất phổ biến và phát triển mạnh nhiều năm gần đây để xử lí những chất hữu cơ khó bị oxi hoá trong nước uống và

15 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

nước thải. Tuy vậy, nó thường được dừng lại ở mức độ phân huỷ nào đó, nhằm chuyển hoá các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học thành những chất hữu cơ có khả năng dễ bị phân huỷ sinh học, làm cải thiện tỷ số BOD/COD trong nước thải theo chiều thuận lợi để thực hiện các quá trình xử lí sinh học.

* Phương pháp Fenton:

Gồm 4 giai đoạn:

U Y

+Điều chỉnh pH: Ta dùng các chất xúc tác như cát có chứa sắt, hoặc sắt trên chất mang Fe/SiO2, Fe/TiO2, Fe/than hoạt tính, Fe/Zeolit… pH thích hợp khoảng 5 – 9.

H2O2

Fe3++*OH +OH–

Chất hữu cơ A +HO*→

→

Chất hữu cơ B+ CO2 + H2O +OH–(MA> MB)

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Fe2+

ẠO

+ Phản ứng oxi hóa: Trong giai đoạn phản ứng oxi hóa xảy ra sự hình thành gốc OH* hoạt tính và phản ứng oxi hóa chất hữu cơ.

+ Trung hòa và keo tụ: Sau khi xảy ra quá trình oxi hóa cần nâng pH dung dịch Fe3+

3OH–

→

TR ẦN

lên >7 để thực hiện kết tủa Fe3+mới hình thành:

Fe(OH)3

10 00

Kết tủa Fe(OH)3mới hình thành sẽ thực hiện các cơ chế keo tụ, đông tụ, hấp phụ một phần các chất hữu cơ chủ yếu là các chất hữu cơ cao phân tử.

+ Quá trình lắng: Các bông keo sau khi hình thành sẽ lắng xuống làm giảm COD, màu, mùi trong nước thải. Sau quá trình lắng các chất hữu cơ còn lại (nếu có)

-L

Í-

trong nước thải chủ yếu là các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp sẽ được xử lý bổ sung bằng phương pháp sinh học hoặc bằng các phương pháp khác.

ÁN

* Phương pháp quang xúc tác: Quang xúc tác là quá trình kích thích các phản

IỄ N

ÀN

ứng quang xúc tác bằng chất xúc tác dựa trên nguyên tắc: Chất xúc tác quang (CAT) nhận được năng lượng ánh sáng thích hợp sẽ chuyển sang dạng hoạt hóa *CAT, sau đó *CAT sẽ chuyển năng lượng sang cho chất thải và chất thải sẽbị biến đổi sang dạng mong muốn. Một số chất bán dẫn được sử dụng làm chất quang xúc tác trong đó có kẽm oxit ZnO, titan đioxit TiO2, kẽm titanat Zn2TiO2,... 1.3.2.4. Công nghệ hybrid Đa số các hệ thống hybrid được hoạt động theo công nghệ:

16 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

*Kết hợp sinh trưởng lơ lửng và sinh trưởng bám dính trên cùng một hệ thống xử lý kị khí hoặc hiếu khí. * Kết hợp sinh học và hấp phụ, sử dụng các chất mang có diện tích bề mặt riêng

* Kết hợp sinh học và các phương pháp công nghệ bậc cao như màng lọc, thẩm thấu ngược.

lớn.

U Y

* Kết hợp sinh học kị khí, thiếu khí và hiếu khí trong cùng một hệ thống xử lý.

1.3.3. Phương pháp định lượng chất kháng sinh

ẠO

- Phương pháp đo quang: Phương pháp phân tích dựa trên tính chất quang học

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

của chất cần phân tích như tính hấp thụ quang, tính phát quang,…Các phương pháp đơn giản, dễ tiến hành, thông dụng, được ứng dụng nhiều khi xác định β-lactam, đặc biệt trong dược phẩm [12].

H Ư

Các β-lactam hấp thụ các tia UV nhưng không nhiều cực đại hấp thụ.

TR ẦN

Chúng tạo thành phức chất với một số ion kim loại hoặc tham gia phản ứng quang hóa giúp nâng cao độ nhạy của phép đo.

10 00

- Phương pháp phổ hồng ngoại FTIR: Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (FTIR) là một trong những kỹ thuật phân tích rất hiệu quả.Các hợp chất hoá học có khả năng hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại.Sau khi hấp thụ các bức xạ hồng ngoại, các phân tử của các hợp chất hoá học dao động với nhiều tần số dao động và xuất hiện dải phổ hấp thụ gọi là phổ hấp thụ bức xạ hồng ngoại. Các đám phổ khác nhau có mặt trong phổ hồng ngoại đặc trưng cho các nhóm chức và các liên kết có trong phân tử.

Í-

-Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC:

ÁN

-L

Tiêu chuẩn ngành thuỷ sản TCN 197-2004 quy định phương pháp định lượng Penicillin trong sản phẩm thuỷ sản bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [13]. Penicillin trong sản phẩm thuỷ sản được tách ra khỏi nền mẫu bằng dung dịch đệm

IỄ N

ÀN

photphat, pH= 9, làm sạch và cô đặc dịch chiết trên cột Bond Elut C18, dẫn xuất hoá và định lượng bằng HPLC với detector PDA. Qui trình này trải qua quá trình dẫn xuất phức tạp và mới chỉ dừng lại ở phạm vi thuỷ sản. Tác giả E.Benito-Pena và các cộng sự đã sử dụng phương pháp HPLC, detector UV để phân tích đồng thời các kháng sinh β-lactam (Penicillin G, Amoxicillin, Ampicillin, Penicillin V, Oxacillin, Cloxacillin, Đicloxacillin và Nafcillin) có trong nước thải. Phương pháp này dựa trên chiết pha rắn (SPE) và sắc ký lỏng hiệu năng cao [14]. Các penicillin đã được tách ra bằng cách sử dụng cột LUNA C18 (150 mm × 4.6

17 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

J.M.Cha và các cộng sự cũng đã dùng phương pháp HPLC – MS để xác định lượng vết của thuốc kháng sinh β-lactam trong mẫu nước tự nhiên và nước thải [15].

mm, 5 µm), gradient rửa giải với các pha động bao gồm các axit trifluoroacetic, dung dịch nước và acetonitril tại bước sóng 220 nm. Hiệu suất thu hồi đạt trong khoảng 82-97% (RSD 2-9%) cho tất cả các kháng sinh trừ Amoxicillin (52%, RSD 8%), giới hạn phát hiện trong khoảng 8-24 mg/L.

U Y

Mẫu nước được làm giàu bằng chiết pha rắn, cột Xterra MS C18 (2,1mm × 50mm;

ẠO

2,5 µm), pha động gồm axit focmic,metanol và acetonitil. Các chất phân tích bao gồm Amoxicillin, Ampicillin, Oxacillin, Cloxacillin và Cephapirin. Hiệu suất thu hồi trung bình trong các mẫu thường trên 75% (trừ amoxicillin) với độ lệch chuẩn thấp hơn 10% trong các mẫu nước. Amoxicillin có hiệu suất thu hồi kém (dưới 40%). Giới hạn phát hiện phương pháp (MDL) được ước tính khoảng từ 8 - 10 mg/L với

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

nước bề mặt, 13 - 18 mg/L với nước thải trước xử lý và 8 - 15 mg/L nước thải sau xử lý củamột nhà máy xử lý nước thải.

18 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM

2.1. Dụng cụ, hóa chất và thiết bị

2.1.1. Dụng cụ

U Y

1. Bình định mức: 100mL; 500mL;1,0L.

2.Cốc thủy tinh: 100 mL, 250mL

3. Công tơ hút.

ẠO

4. Pipet: 1 mL; 2 mL; 5mL.

5. Micro pipet: 100µL ; 1 mL.

G N

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

6. Đèn cồn, chén nung.

TR ẦN

2.1.2. Thiết bị

H Ư

7. Phễu lọc, giấy lọc.

10 00

học Sư phạm Hà Nội, gồm có:

Các thiết bị được sử dụngcó tại bộ môn Phân tích, khoa Hóa học, trường Đại 1. Máy khuấy từ

2. Máy sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC.

3. Cân phân tích.

-L

Í-

4. Máy rung siêu âm.

ÁN

5. Tủ sấy.

6. Lò nung.

ÀN

7. Máy nước đề ion.

IỄ N

2.1.3. Hóa chất -Axit xitric (C6H8O7);dung dịch TiCl4; Amoni nitrat NH4NO3; dung dịch NH3; Giấy chỉ thị pH; Amoxicilin, dung dịch H3PO4, Methanol, FeCl3.6H2O; FeSO4.7H2O, Etanol.Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu đều là loại tinh khiết, có nguồn gốc từ Trung Quốc.

19 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

2.2. Qui trình tổng hợp vật liệu 2.2.1. Qui trình tổng hợp vật liệu Fe2O3

Vật liệu nano Fe2O3 được tổng hợp theo qui trình trong sơ đồ 1 sau đây:

U Y

FeSO4.7H2O

FeCl3.6H2O

Đ H Ư

Khuấy từ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

Hỗn hợp dungdịch

Lọc

10 00

Rửa

TR ẦN

Hỗn hợp X

Sản phẩm

-L

Í-

Sấy

Sơ đồ 1: Qui trình tổng hợp Fe2O3.

ÁN

Bước 1: Lấy cùng lượng thể tích FeCl3.6H2O và FeSO4.7H2O, tỉ lệmol 2:1 vào cốc.

Bước 2: Điều chỉnh pH =10bằng dung dịch NH3, sau đó khuấy từ trong2giờ ở 85°C.

ÀN

Bước 3: Hỗn hợp X thu được đem lọc, rửa nhiều lần với nước đề ion hóa và ethanol.

IỄ N

Sau đó đem sấy khô ở 50°C trong tủ sấy, thu được sản phẩm.

2.2.2. Qui trình tổng hợp vật liệu TiO2/ Fe2O3 Vật liệu nano TiO2/ Fe2O3 được tổng hợp theo qui trình trong sơ đồ 2sau đây:

20 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

NH4NO3

Hỗn hợp dung

Axit xitric

U Y

TiCl4

dịch trong suốt

Khuấy từ

ẠO

Fe2O3

Dạng sol-gel

N H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Rung siêu âm

TR ẦN

Chất Y

Đốt

10 00

Tro

Sản phẩm

ÁN

-L

Í-

Nung

Sơ đồ 2: Qui trình tổng hợp vật liệu TiO2/ Fe2O3.

Bước 1: Lấy axit xitric (CA) và NH4NO3 theo tỉ lệ 1:9 về số mol vào cốc 200 mL.

IỄ N

ÀN

Thêm nước với lượng nhỏ nhất vừa đủ hòa tan hỗn hợp muối trên.

Bước 2: Lấy TiCl4 sao cho tỉ lệ về số mol CA:TiCl4 là 1,2:1 và nhỏ từ từ vào dung dịch trên. Sau đó khuấy tiếp 30 phút. Bước 3: Điều chỉnh pH đến khoảng 7 – 8 bằng dung dịch NH3. Tăng nhiệt độ 70°C

lên 90°C khuấy mạnh đến khi tạo gel. Bước 4: Thêmoxit sắt Fe2O3vào mẫu, rung siêu âm trong 1 giờ. Bước 5: Đem đốt thành tro, rồi nung ở 650°C, thu được sản phẩm.

21 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

2.3. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Amoxicillin

Cân chính xác khoảng 0,1125 gamchất chuẩn Amoxicillin, hoà tan trong nước cất, rung siêu âm, sau đó cho vào bình định mức 500 mL và lắc để trộn đều, sau đó định mức đến vạch định mức, thu được dung dịch gốccó nồng độ 225mg/L.

2.3.1. Chuẩn bị dung dịch mẫu chuẩn Amoxicillin

U Y

Từ dung dịch Amoxicilin gốc, pha thành các dung dịch có nồng độ thấp

ẠO

2.3.2. Điều kiện đo Amoxicillin bằng bằng phương pháp HPLC

hơn.Các dung dịch có nồng độ từ 5 mg/Lđến 225mg/L được dùng làm dung dịch chuẩn để xây dựng đường chuẩn.

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Nồng độAmoxicillin được xác định bằng máy sắc kí lỏng hiệu năng cao dùng detector UV–VISvới các thông sốcụ thể như sau: – Pha tĩnh: Cột ODS C18 (5 µm, 4,6 × 150 cm)

– Tốc độ dòng: 0,75 mL/phút.

TR ẦN

– Pha động: 15% methanol – 85% dung dịch H3PO4 0,03 M về thể tích.

10 00

– Thời gian chạy mẫu: 10 phút.

– Thể tích mẫu phân tích tối thiểu cần bơm vào cột sắc ký: 10 µL.

– Phát hiện bằng detector UV: bước sóng 254 nm.

– Nhiệt độ phân tích: 40°C.

ÁN

-L

Í-

Tiến hành phân tích sắc ký dung dịch vừa pha theo điều kiện như trên. Từ sắc ký đồ thu được, ghi lại các giá trị diện tích pic, chiều cao pic của Amoxicillin. Xử lý thống kê các số liệu thu được, xây dựng được đường chuẩn của Amoxicillin.

2.4. Quy trình xử lí Amoxicilin

IỄ N

ÀN

2.4.1. Điều kiện tiến hành Cho vào mỗi cốc thuỷ tinh 80 mL dung dịch Amoxicillin nồng độ 107 mg/L. Thêm 0,5 gam chất xúc tác. Tiến hành quá trình xúc tác dưới điều kiện chiếu sáng bằng đèn có công suất 75 W. Mẫu được khuấy, có sục khí liên tục trong suốt quá trình.

22 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

ẠO

U Y

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hình 2.1. Mô hình tiến hành xử lí mẫu

G N

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

2.4.2.Khảo sát thành phần vật liệu

10 00

TR ẦN

H Ư

Thành phần vật liệu xúc tác được khảo sát theo qui trình như trong mục II.4.1. Lần lượt cho 0,5 gam mỗi loại vật liệu xúc tác có thành phần như trong bảng 2.1 lần lượt vào 80 mL dung dịch amoxicillin, tiến hành quá trình phân huỷ trong thời gian 3 tiếng dưới điều kiện chiếu sáng bằng đèn 75 W. Lấy mẫu và đem dung dịch phân tích sắc kí bằng máy HPLC với các điều kiện trình bày như mục II.3.2.

Mẫu 2

Mẫu 3

Mẫu 4

Mẫu 5

% khối lượng TiO2

% khối lượng Fe2O3

Kí hiệu tỉ lệ khối lượng TiO2: Fe2O3

7:3

6:4

5:5

4:6

3:7

ÁN

-L

Mẫu 1

Í-

Bảng 2.1. Thành phần vât liệu xúc tác

IỄ N

ÀN

2.4.3. Xử lí mẫu nước thải chứa amoxicillin Mẫu nước thải chứa amoxicilin được chuẩn bị như sau: Nước thải được lấy từ sông Nhuệ, lọc bỏ cặn lơ lửng, thêm vào 80 mL mỗi mẫu nước thải các kháng sinh với nồng độ tương ứng như sau: Mẫu NT 1: Amoxicillin50 mg/L. Mẫu NT2: Amoxicillin 50 mg/L; Cephalexin 70mg/L và Ampicillin 60 mg/L.

23 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

Tiến hành thực hiện quá trình xử lý bằng xúc tác TiO2/Fe2O3 (tỉ lệ 7:3) với hàm lượng xúc tác tương ứng là 0,5 gam trong 80 mL mẫu trong 3 giờ. Phân tích hàm lượng amoxicillin còn lại trong mẫu bằng phương pháp HPLC theo điều kiện quy trình như trình bày trong mục 2.3.2 và 2.4.1.

Mẫu NT3: Amoxicillin 110 mg/L.

24 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

3.1. Tổng hợp vật liệu nano TiO2/Fe2O3 và nghiên cứu cấu trúc bề mặt

Phương pháp sol–gel citrat được lựa chọn để tổng hợp hạt nano

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

U Y

TiO2/Fe2O3vìđây là một trong những phương pháp được sử dụng nhiều nhấthiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam để tổng hợp hạt nano. Phương pháp sol–gel cho kích thước hạt tương đối đồng đều do quá trình khuấy trộn lâu làmcho các hạt phân tán

ẠO

đều vào nhau. Vật liệu nano nano TiO2/Fe2O3được tổng hợp theo qui trình được trình bày trong phần 2.2.2.

VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau TiO2 - Fe3O4 200

190 180

N H Ư

160 150 140

100

d=1.6881

110

30 20

2-Theta - Scale

d=1.3597

d=2.0514

d=3.690

10 00

d=1.4509

d=2.7045

d=1.4811

d=1.6240

d=2.1894

d=2.4886

Lin (Cps)

120

TR ẦN

d=3.254

130

d=1.8426

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

170

Hình 3.1. Giản đồ XRD của mẫu TiO2/ Fe2O3.

ÁN

-L

Í-

File: Oanh-DHSP-TiO2-Fe3O4.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 02/14/17 17:30:53 33-0664 (*) - Hematite, syn - Fe2O3 - Y: 16.36 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 21-1276 (*) - Rutile, syn - TiO2 - Y: 45.45 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056

2θ = 27.60, 36.10, 39.20, 41.20, 44.20, 54.20, 56.60, 62.80, 69.00; các pic đặc trưng cho

Fe2O3 là 2θ = 24.20 , 33.20, 35.60, 49.40, 54.00, 60.40.

IỄ N

ÀN

Từ kết quả trên giản đồ nhiễu xạ tia X được chụp bằng máy SIEMENS tại khoa Lí, trường Đại học Khoa học Tự nhiên cho thấy,các pic đều sắc nhọn chứng tỏ độ tinh khiết của vật liệu TiO2/ Fe2O3 điều chế được là cao. Các pic đặc trưng cho pha TiO2 là

25 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

The image cannot be display ed. Your computer may not hav e enough memory to open the image, or the image may hav e been corrupted. Restart y our computer, and then open the file again. If the red x still appears, y ou may hav e to delete the image and then insert it again.

U Y

ẠO

b. 500nm

a. 1µm

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Hình 3.2. Ảnh SEM ccủa vật liệu TiO2/Fe2O3 ở các độ phóng đại.

TR ẦN

H Ư

Ảnh SEM của mẫu vật liệu TiO2/ Fe2O3cho thấy các hạt TiO2 được bám xung th ớc hạt TiO2, Fe2O3 đềutương đối nhỏ do được phân quanh bởi các hạt Fe2O3.Kích thư tán khá lâu trong thời gian khuấy và rung siêu âm. Kích thước hạt với đường kính trung bình cỡ 20 nm nên vật liệu có diện tích bề mặt lớn.

10 00

3.2. Ứng dụng vật liệu trong xử lý amoxicilin

ng pháp HPLC 3.2.1. Đường chuẩn xác định hàm lượng amoxicillin bằng phương

-L

Í-

Nồng độ của amoxicillin được xác định bằng phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao. Tiến hành phân tích amoxicillin trên thiết bị HPLC với detector UV-VIS ở bước sóng 254 nm. Thành phần pha động gồm: 15% methanol – 85% dung dịch H3PO4 0,03 M về thể tích. Tốc độ pha động là 0,75 mL/phút. Sắc đồ của amoxicillin

ÁN

thu được như trong hình 3.3. Kết quả được đưa ra trong hình 3.3, với điều kiện sắc ký như trên, amoxicillin ưu khoảng gần 6 phút vừa phải, pic cân đối và gọn. Cho phép xuất hiện ở thời gian lưu

IỄ N

ÀN

phân tích hàm lượng amoxicillin với thời gian không quá dài.

26 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

/211305

mV Detector A:254nm 7 6

U Y

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

min

ẠO

Hình 3.3. Sắc đồ của amoxicillin.Thành phần pha động gồm: 15% methanol –

85% dung dịch H3PO4 0,03 M về thể tích. Tốc độ pha động: 0,75 mL/phút.

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Đường chuẩn được xây dựng theo qui trình được đưa ra trong phần 3.3.1 với

TR ẦN

H Ư

điều kiện đo như trong phần 3.3.2. Biểu diễn mối liên hệ giữa nồng độ của amoxicillin với diện tích pic (Spic), kết quả được đưa ra trong hình 3.4. 700000

y = 2687.7x - 15520 R² = 0.9949

10 00

600000

400000

300000

Í-

Spic (mAU )

500000

100000

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

200000

0 0

100

150

200

250

Nồng độ amoxicillin (mg.L-1)

Hình 3.4. Đường chuẩn xác định amoxicillin bằng phương pháp HPLC (các điều kiện đo như trong phần 2.3.2) Nồng độ của amoxicillin phụ thuộc vào diện tích píc theo phương trình hồi qui tuyến tính có dạng: Spic= 2687.7×Camoxicillin– 15520 trong khoảng nồng độ từ 5 – 225 mg/L với hệ số tương quan R² = 0,9949.

27 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Từ phương trình đường chuẩn này, nếu đo được diện tích pic rất dễ ràng tính được nồng độ amoxicillin theo công thức: (mg/L)

Đường chuẩn này được dùng để xác định nồng độ của amocixillin trong dung dịch sau khi xử lí bằng vật liệu xúc tác.

2687,7

Spic + 15520

Camoxicillin =

U Y

3.2.2. Khả năng xúc tác của vật liệu dưới tác dụng của ánh sáng vùng khả kiến

Titan oxit là một vật liệu xúc tác phổ biến và được sử dụng nhiều vì khả năng

H Ư

Vật liệu xúc tác: TiO2/Fe2O3 ( tỉ lệ 5:5)

TR ẦN

10 00

% amoxicilin bị xử lí [%]

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

xúc tác mạnh, vật liệu rẻ tiền và không độc hại với môi trường. Tuy nhiên việc sử dụng vật liệu này có hạn chế là do năng lượng vùng cấm tương đối cao nên cần sử dụng nguồn sáng tử ngoại để kích thích.

100

150

200

Thời gian/ phút

ÁN

-L

Í-

IỄ N

ÀN

Hình 3.5. Biểu đồ biểu diễn hàm lượng amoxicillin đã bị xử lí theo thời gian dưới tác dụng xúc tác quang TiO2/Fe2O3 (tỉ lệ 5:5).

Trong nghiên cứu này, để tăng hiệu quả xúc tác của titan oxit, vật liệu TiO2/Fe2O3 được tổng hợp với mục đích sử dụng được ánh sáng vùng khả kiến. Để thử khả năng xúc tác của vật liệu trong quá trình xử lí amoxicillin, tiến hành thực hiện phản ứng phân huỷ amoxicillin dùng vật liệu xúc tác TiO2/Fe2O3 (tỉ lệ khối lượng của TiO2:Fe2O3 là 5:5 theo qui trình như sau. Cho 0,5 gam xúc tác vào 80 mL dung dịch amoxicillin nồng độ 107 mg/L, mẫu được tiến hành xử lí như mục 2.4.1. Kết quả được đưa ra trong hình 3.5.

28 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

ợ amoxicillin thích bằng ánh sáng vùng khả kiến. Trong 30 phút đầu tiên, hàm lượng giảm nhanh, điều này lí giải là do vật liệu sắt oxit hấp phụ amoxicillin lên bề mặt vật ạnh ngay trong th thời gian ban đầu. Như vậy, việc vi pha tạp liệu nên nồng độ giảm mạnh

Theo kết quả ở hình 3.5, cùng điều kiện xử lí như nhau, hàm llượng % ều đđó chứng tỏ vật amoxicilln bị xử lí bởii xúc tác TiO2/ Fe2O3 tăng theo gian xử lí. Điều ợp được có tính chất của một vật liệuu quang xúc tác khi kích liệu TiO2/ Fe2O3 tổng hợp

U Y

ật liệu li bằng cách Fe2O3 vào trong vật liệuu TiO2 có thể làm tăng khả năng xúc tác của vật mặt Fe2O3 và kích thích được TiO2 có hoạt tính xúc tác hấp phụ kháng sinh lên bề m ngay cả khi dùng ánh sáng trong vùng khả kiến.

ẠO

c vật liệu xúc tác 3.2.3. Khảo sát thành phần của

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

u xúc tác, 0,5 gam xúc tác có tỉ lệ khối lượng Để tối ưu thành phần ccủa vật liệu TiO2:Fe2O3 như trong bảng 2.1. được cho mỗi cốc riêng biệt chứaa 80 mL dung ddịch hiện phản ứng quang xúc tác dưới điều ều kiệ kiện chiếu sáng amoxicillin, tiến hành thực hi

TR ẦN

H Ư

su thời trong thời gian 3 giờ. Các mẫu được khuấy và sục không khí liên tục trong suốt ng phân hu huỷ. Nồng độ amoxicillin còn lạii trong dung ddịch được gian thực hiện phản ứng ng pháp HPLC. Kết quả được đưa ra dưới dạng dạ phần trăm xác định bằng phương amoxicillin bị xử lí như trong hình 3.6. và cho tỉ lệ mẫu vật liệu TiO2: Fe2O3= 5:5 có

10 00

hiệu quả xử lí amoxiciliin là cao nhất.

80.00

Thời gian xử lý mẫu: 3 giờ Vật liệu xúc tác: TiO2/Fe2O3

% amoxicilin bị xử lí [%]

100.00

ÀN

ÁN

-L

Í-

60.00

21.08

25.50

28.41 15.50

20.00 0.00

Đ IỄ N D

42.80

40.00

Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 (7:3) (6:4) (5:5) (4:6) (3:7)

đầu theo các Hình 3.6. Biểu đồ hàm lượng % amoxicillin bị xử lí so vớii ban đầ mẫu khi dùng các vật liệu xúc tác có tỉ lệ TiO2/Fe2O3 khác nhau.

29 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

3.2.4. Kết quả xử lí mẫu chứa amoxicillin

thải được lấy từ sông Nhuệ. Thực hiện quá trình xử lí kháng sinh trong nước thải dưới tác dụng của vật liệu xúc tác TiO2/Fe2O3 (tỉ lệ khối lượng được lấy đem xử lí mẫu thải là TiO2: Fe2O3= 7:3) được kích thích bởi nguồn sáng vùng khả kiến.

Để thử khả năng xử lí amoxicillin trong nước thải, các mẫu nước thải chứa kháng sinh được chuẩn bị bằng cách thêm một lượng kháng sinh vào trong mẫu nước

U Y

Hàm lượng amoxicillin còn lại sau 3 giờ xử lí được xác định bằng phương pháp HPLC. Kết quả được đưa ra trong hình 3.7.

ẠO

Thời gian xử lý mẫu: 3 giờ Vật liệu xúc tác: TiO2/Fe2O3

67.73

H Ư

TR ẦN

49.97

33.38

26.67

10 00

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

% amoxicilin bị xử lí [%]

100

Mẫu NT2

Mẫu NT3

Mẫu nước cất

Mẫu NT1

-L

Í-

Hình 3.7.Biểu đồ hàm lượng % amoxicillin bị xử lí trong mẫu giả trên nền nước thải sau 3 giờ xử lí bằng vật liệu xúc tác TiO2/Fe2O3 tỉ lệ khối lượng 7:3. (Mẫu NT 1: amoxicillin 50 mg/L; Mẫu NT2: amoxicillin 50 mg/L; cephalexin 70 mg/L và

IỄ N

ÀN

ÁN

ampicillin 60 mg/L; Mẫu NT3: amoxicillin 110 mg/L; Mẫu nước cất là mẫu dung dịch amoxicillin được pha trong nước cất có nồng độ 107 mg/L).

Từ kết quả ở hình 3.7, ta thấytrong cùng một khoảng thời gian là 3 giờ, với điều kiện xử lí như trình bày ở mục 3.4.1,hàm lượng phần trăm của amoxicillin bị xử lí bởi vật liệu TiO2/Fe2O3 ở mẫu nước cất chứa amoxicillin 107 mg/L là cao hơn so với hàm lượng % amoxicillin bị xử lí ở mẫu nước thải chứa 110 mg/L amoxicillin. Điều này có thể được giải thích là do trong nước thải có chứa nhiều hợp chất khác, đặc biệt là các hợp chất hữu cơ. Do vậy, TiO2/Fe2O3 ngoài xúc tác phân huỷ amoxicillin còn đóng vai

30 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

trò xúc tác phân huỷ các hợp chất khác có trong mẫu. Do vậy hiệu quả xử lí amoxicillin kém hơn so với mẫu khi chuẩn bị trong nền nước cất. Đối với mẫu nước thải được cho thêm amoxicillin có nồng độ 50 mg/L sau 3 giờ đã xử lí được tới 67,73% amoxicillin.Tuy nhiên, với mẫu nước thải được thêm amoxicillin với nồng độ 50 mg/L và hai kháng sinh khác là cephalexin 70 mg/L và ampicillin 60 mg/L thì sau 3 giờ, chỉ xử lí được 26,67% amoxicillin. Như vậy, vật liệu TiO2/Fe2O3 có khả năng

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

xử lí được kháng sinh trong nước thải dưới tác dụng của ánh sáng vùng khả kiến. Tuy nhiên trong thời gian 3 giờ thì hiệu quả xử lí chưa cao. Để có thể xử lí amoxicillin và các kháng sinh khác nói chung với hiệu quả cao hơn thì cần tăng thời gian xử lí.

31 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

KẾT LUẬN

Sau một thời gian thực hiện đề tài, chúng tôi đã thu được một số kết quả ban đầu

như sau:

1. Đã tổng hợp được thành công vật liệu xúc tác quang dạng hạt nano TiO2/ Fe2O3

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

U Y

theo phương pháp sol-gel với nhiều tỉ lệ khối lượng khác nhau của TiO2 và Fe2O3. Kết quả nghiên cứu cấu trúc của mẫu tổng hợp được bằng việc phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X, ảnh SEM. Kết quả chỉ ra rằng, vật liệu tổng hợp có chứa TiO2, Fe2O3 dạng hạt nano. 2. Đã xây dựng được đường chuẩn của xác định hàm lượng amoxicillin bằng phương pháp phân tích sắc kí dung dịch qua việc sử máy HPLC trong khoảng nồng độ từ 5- 225mg/L theo phương trình tuyến tính có dạng:

H Ư

Spic= 2687.7×Camoxicillin– 15520 trong khoảng nồng độ từ 5 – 225 mg/Lvới hệ số

TR ẦN

tương quan R² = 0,9949.

10 00

3. Đã tiến hành thử hoạt tính xúc tác của vật liệu trong việc xử lí kháng sinh amoxicillin dưới bức xạ của ánh sáng vùng khả kiến, kết quả cho thấy hàm lượng amoxicillin giảm dần theo thời gian, chứng tỏ vật liệu có hoạt tính xúc tác khi dùng ánh sáng kích thích trong vùng ánh sáng khả kiến.

Í-

4. Khảo sát các mẫu theo tỉ lệ về khối lượng giữa TiO2: Fe2O3qua việc xử lí amoxicillin để chọn ra được tỉ lệ tốt nhất. Kết quả cho thấy mẫu vật liệu TiO2: Fe2O3= 5:5 cho hàm lượng % amoxicillin bị xử lí là cao nhất.

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

5. Đã tiến hành xử lý 03mẫu nước thải tự tạo có chứa amoxicillin.

32 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Tài liệu Tiếng Anh [1] M. Klavarioti, D. Mantzavinos and D. Kassinos, Removal of residual pharmaceuticals from aqueous systems by advanced oxidation processes,

TÀI LIỆU THAM KHẢO

U Y

Environ. Int., (2009) 35, 402–417. [2] S. Chiron, A. Fernandez-Alba, A. Rodriguez and E. Garcia-Calvo, Pesticide chemical oxidation: state-of-the-art, Water Res., (2000)34, 366–377.

ẠO

[4] M. R. Hoffmann, S. T. Martin, W. Choi and D. W. Bahenemann, Environmental application of semiconductor photocatalysis, Chem.Rev., (1995)95, 69–96. [6] X. Chen and S.S. Mao, “Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis,properties, Modification, and Applications”, Chem. Rev. (2007) 107, 2891-2959.

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

[7] Farghali A.A., Zaki A.H., Khedr M.H., “Hydrothermally synthesized TiO2nanotubes and nanosheets for photocatalytic degradation of color yellow sunset”,International Journal of Advanced Research, (2014) 2(7), 285-29. [8] Maiyalagan T., Viswanathan B. and Varadaraju U. V., “Fabrication

10 00

andcharacterization of uniform TiO2 nanotube arrays by sol–gel template method”, Bull.Mater. Sci., (2006) 29 (7), 705–708. [9] Yoon Chunga, Sung K. Lima, C.K. Kima, Young-Ho Kima, C.S. Yoona, Synthesis

Í-

of γ-Fe2O3 nanoparticles embedded in polyimide, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, (2004), 272, 1167–1168. [14]E.Benito – dena, A.I. Dar Ful – Rodera, M.E. Leon – Gonzalez, M.C.Mereno – Rondi,“Evaluation of mixed mode solid phase extration cartridges for the

ÁN

-L

preconcentration of beta lactam antibio in wastewater using liquid chromatography with UV – DAD detection”, Analytical chimica acta, (2005) 556 (2), 415-422. in surface water and urban wastewater using liquid chromatography combined with electrospray tandem mass spectrometry”, J Chromatogr A,(2006)1115, 4657.

IỄ N

ÀN

[15]J.M. Cha, S Yang, K.H. Carlson, “Trace determination of beta-lactam antibiotics

33 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

Tài liệu Tiếng Việt [3] Nguyễn Đức Nghĩa, Hóa học nano − Công nghệ nền vật liệu nguồn, NXB Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội (2007). [5] Ngô Sỹ Lương,“Ảnh hưởng của các yếu tố trong quá trính điều chế đến kìch thước hạt và cấu trúc tinh thể của TiO2” Tạp chí Khoa học, Khoa học tự nhiên và công nghệ, ĐHQG HN, T.XXI, N.2, tr. 16-22 (2005).

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

U Y

[10] Nguyễn Thị Kim Liên, “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu oxit kim loại MxOy (M= Mn, Fe)/cacbon nano từ vỏ trấu dùng làm vật liệu điện cực cho tụ điện hóa”, Luận văn thạc sỹ, Khoa Hóa học, trường Đại học sư phạm Hà Nội (2016).

ẠO

[11] Nguyễn Đình Luyện, Hóa dược, Nhà xuất bản Đại học Dược Hà Nội (1999). [12] Bùi Thị Ngát, “Nghiên cứu các điều kiện tách một số kháng sinh họ β – lactam bằng kỹ thuật chiết pha rắn kết hợp với phương pháp đo phổ hấp thụ phân tử”, Khóa luận tốt nghiệp,Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc gia

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Hà Nội (2011). [13] Trần Quang Thủy, Xác định lượng dư Penicillin G và V trong thực phẩm bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao, Nhà xuất bản Bộ Y Tế (2009).

34 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

PHỤ LỤC

Ơ H

/612722

mV 20 Detector A:254nm

U Y

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

/391915

mV Detector A:254nm

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

12.5

min

Hình P11: C = 225 mg/L.

6.0

ẠO

0.0

H Ư

10.0

TR ẦN

7.5 5.0

2.5

0.0

10 00

0.0 1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

min

Hình P12: C= 158 mg/L.

/250210

mV 10 Detector A:254nm

ÁN

-L

Í-

-5

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

min

Hình P13: C = 107mg/L.

IỄ N

ÀN

-10

35 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

/131710

mV Detector A:254nm 4

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

Hình P14: C = 58,5 mg/L.

ẠO

mV Detector A:254nm

2.0

1.5

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

min

/46280

0.0

U Y

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

0.5

TR ẦN

H Ư

1.0

5.0

6.0

min

mV Detector A:254nm

1.00

/24148

10 00

Hình P15: C = 26,75mg/L.

-L

0.50

Í-

0.75

ÁN

0.25 0.00

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

min

Hình P16: C = 13,4 mg/L.

IỄ N

ÀN

0.0

36 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

/11466

mV Detector A:254nm 0.4

0.3

0.2

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

Hình P17: C = 6,7 mg/L.

ẠO

mV Detector A:254nm

0.15

H Ư

0.10

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

min

/4299

0.0

U Y

0.1

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

0.00

TR ẦN

0.05

5.0

6.0

min

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

Hình P18: C = 5 mg/L. Hình P1: Sắc đồ của amoxicillin với các nồng độ khác nhau (từ 5-225 mg/L), với thành phần pha động gồm: 15% methanol – 85% dung dịch H3PO4 0,03 M về thể tích.

37 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

/211421

mV Detector A:254nm 7 6

1.0

2.0

3.0

N 4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

min

ẠO

/183478

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

9.0

Hình P21. Mẫu 1, tỉ lệ 7:3. mV 6 Detector A:254nm

0.0

U Y

/4802

/3589

/2285

H Ư

0 0.0

1.0

2.0

3.0

TR ẦN

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

min

7.0

8.0

9.0

min

A Ó Í-L

ÁN

-2.5

0.0

/26331

2.5

/148982

10 00

Hình P22. Mẫu 2, tỉ lệ 6:4. mV Detector A:254nm

-5.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

Hình P23. Mẫu 3, tỉ lệ 5:5.

IỄ N

ÀN

0.0

38 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

/190012

mV Detector A:254nm 6 5

U Y

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

min

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

9.0

min

/226931

mV 7 Detector A:254nm

9.0

ẠO

Hình P24. Mẫu 4, tỉ lệ 4:6.

TR ẦN

3 2

-1 0.0

1.0

2.0

10 00

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

Hình P25. Mẫu 5, tỉ lệ 3:7.

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

Hình P2: Sắc đồ của amoxicillin của dung dịch amoxicillin nồng độ 107 mg/L sau 3 giờ xử lí bằng vât liệu xúc tác có tỉ lệ khối lượng khác nhau: Mẫu 1 (7:3); Mẫu 2 (6:4); Mẫu 3 (5:5); Mẫu 4 (4:6); Mẫu 5 (3:7). Thành phần pha động gồm: 15% methanol – 85% dung dịch H3PO4 0,03 M về thể tích.

39 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

/53747

mV 3.0 Detector A:254nm

2.5

2.0

U Y

1.5

1.0

ẠO

0.5

0.0 2.5

5.0

7.5

10.0

12.5

15.0

17.5

min

17.5

min

mV Detector A:254nm

/70078

TR ẦN

/235344

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

Hình P31. Thời điểm ban đầu.

0.0

/17343

10 00

Í-

0.0

-L

2.5

5.0

7.5

10.0

12.5

15.0

IỄ N

ÀN

ÁN

Hình P31. Sau 3 giờ. Hình P3. Sắc kí đồ của mẫu nước thải được thêm amoxicillin với nồng độ 50 mg/L tại thời điểm ban đầu và sau 3 giờ xử lý bằng vật liệu xúc tác TiO2/Fe2O3 có tỉ lệ khối lượng là 7:3.Thành phần pha động gồm: 15% methanol – 85% dung dịch H3PO4 0,03 M về thể tích.

40 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

/99110

/237831

mV 7 Detector A:254nm

2 1

U Y

-1 -2 2.5

5.0

7.5

10.0

12.5

15.0

17.5

20.0

22.5

min

0.0

/251773

mV Detector A:254nm

G N

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

ẠO

Hình P41: Tại thời điểm ban đầu.

H Ư

TR ẦN

/70699

0 0.0

2.5

5.0

10 00

7.5

10.0

12.5

15.0

17.5

min

Hình P42: Sau 3 giờ.

Hình P4. Sắc kí đồ của mẫu nước thải được thêm vào các kháng sinh với nồng độ là:

amoxicillin 50 mg/L; cephalexin 70 mg/L và ampicillin 60 mg/L tại thời điểm ban đầu

-L

Í-

và sau 3 giờ xử lý bằng vật liệu xúc tác TiO2/Fe2O3 có tỉ lệ khối lượng là 7:3.Thành

IỄ N

ÀN

ÁN

phần pha động gồm: 15% methanol – 85% dung dịch H3PO4 0,03 M về thể tích.

41 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

/16239

mV Detector A:254nm 1.25 1.00

0.75

0.50

U Y

0.25

0.0

2.5

5.0

7.5

10.0

12.5

15.0

17.5

ẠO Đ

mV Detector A:254nm

/10819

1.25

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu

min

Hình P51: Tại thời điểm ban đầu.

0.00

H Ư

1.00

TR ẦN

0.75

0.50

0.25

0.0

2.5

10 00

0.00 5.0

7.5

10.0

12.5

15.0

17.5

min

Hình P52: Sau 3h Hình P5. Sắc kí đồ của mẫu nước thải được thêm vào các kháng sinh với nồng độ là:

amoxicillin 100 mg/L tại thời điểm ban đầu và sau 3 giờ xử lý bằng vật liệu xúc tác 85% dung dịch H3PO4 0,03 M về thể tích.

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

TiO2/Fe2O3 có tỉ lệ khối lượng là 7:3. Thành phần pha động gồm: 15% methanol –

42 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial