Tổng hợp và nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng của vật liệu nano hydroxyapatite khuyết canxi

BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN SỸ HỢP

TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP
PHỤ MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG CỦA VẬT
LIỆU NANO HYDROXYAPATITE KHUYẾT
CANXI

Chuyên ngành:

KỸ THUẬT HÓA HỌC

Mã chuyên ngành:

60520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017


Cơng trình đƣợc hồn thành tại Trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP. Hồ Chí Minh.
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Đoàn Văn Đạt
Ngƣời phản iện 1: .......................................................................................................
Ngƣời phản iện 2: .......................................................................................................
uận văn thạc s đƣợc ảo vệ tại Hội đồng ch m ảo vệ uận văn thạc s Trƣờng
Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc s gồm:
1. ......................................................................................... - Chủ tịch Hội đồng

2. ......................................................................................... - Phản iện 1
3. ......................................................................................... - Phản iện 2
4. ......................................................................................... - Ủy viên
5. ......................................................................................... - Thƣ ký

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƢỞNG KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

PGS.TS Nguyễn Văn Cƣờng


BỘ CÔNG THƢƠNG

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN SỸ HỢP

MSHV: 15118631

Ngày, tháng, năm sinh: 10/03/1991

Nơi sinh: Thanh Hóa

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học

Mã chuyên ngành: 60520301

I. TÊN ĐỀ TÀI:
Tổng hợp và nghiên cứu khả năng h p phụ một số ion kim loại nặng của vật liệu
nano hydroxyapatite khuyết canxi.
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Tổng hợp vật liệu hydroxyapatite ằng phƣơng pháp hóa ƣớt.

Phân tích hình thái ề mặt và c u trúc của vật liệu hydroxyapatite khuyết canxi
ằng các phƣơng pháp hóa lý hiện đại TEM, SEM, XRD, FTIR, EDX và BET.

Nghiên cứu động học quá trình h p phụ và cơ chế h p phụ các ion kim loại
nặng Fe(II), Cu(II), Ni(II) và Cr(VI) trong môi trƣờng nƣớc trên vật liệu
hydroxyapatite khuyết canxi tổng hợp đƣợc ằng phƣơng pháp ICP-MS và XRD.

Nghiên cứu khả năng xử lý dƣ lƣợng kim loại nặng trong cây rau muống
trồng trên đ t nhiễm kim loại nặng Fe(II), Cu(II), Ni(II) và Cr(VI) ằng vật liệu
hydroxyapatite khuyết canxi, ằng phƣơng pháp ICP-MS, XRD và XRF.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/12/2016
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/12/2017
IV. NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Đồn Văn Đạt
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2017
NGƢỜI HƢỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐÀO TẠO

TS. Đồn Văn Đạt
TRƢỞNG KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

PGS.TS Nguyễn Văn Cƣờng


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nh t đến thầy TS. Đoàn Văn Đạt là ngƣời thầy,
ngƣời giảng viên tận tụy đã trực tiếp hƣớng dẫn tơi hết sức chu đáo, đã động viên,
khuyến khích tơi r t nhiều để hồn thành cuốn luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn khoa Cơng nghệ Hóa học, trƣờng Đại học Cơng nghiệp
Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện và giúp đỡ tơi trong q trình hồn thành
luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cô, anh chị và đồng nghiệp trong lớp cao học
CHKTHOA5AB và các em sinh viên đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập,
nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Học viên

Nguyễn Sỹ Hợp

i


TÓM TẮT
Trong nghiên cứu này, vật liệu hydroxyapatite khuyết canxi (d-HAp) hƣớng đến
ứng dụng xử lý kim loại nặng đã đƣợc tổng hợp thành công ằng phƣơng pháp kết
tủa trong dung dịch và đƣợc đặc trƣng ởi phƣơng pháp nhiễu xạ ột tia X (XRD),
hiển vi điện tử truyền qua (TEM), hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hồng ngoại iến
đổi Fourie (FTIR) và phân tích nguyên tố ằng phƣơng pháp tán xạ năng lƣợng tia
X (EDX). Vật liệu hydroxyapatite khuyết canxi đƣợc khảo sát khả năng h p phụ ion

kim loại nặng Fe(II), Cu(II), Ni(II) and Cr(VI) trong nguồn nƣớc ô nhiễm nhân tạo.
Kết quả nghiên cứu động học h p phụ kim loại nặng trên d-HAp chỉ ra rằng quá
trình h p phụ các ion kim loại nặng Fe(II), Cu(II), Ni(II) and Cr(VI) xảy ra chủ yếu
trên ề mặt vật liệu, phù hợp với mơ hình đẳng nhiệt h p phụ angmuir. Độ h p
phụ cực đại các ion kim loại nặng theo mơ hình angmuir lần lƣợt là 137.23 mg/g
Fe(II), 128.02 mg/g Cu(II), 83.19 mg/g Ni(II) và 2.92 mg/g Cr(VI). Ngoài ra, kết
quả nghiên cứu cũng khẳng định rằng cơ chế h p phụ chính của các kim loại là cơ
chế trao đổi ion trong trƣờng hợp dung dịch có nồng độ kim loại th p (<0.01mol/L),
ngoại trừ Cr(VI). Tuy nhiên, đối với các dung dịch Fe(II) và Cu(II) ở nồng độ an
đầu cao hơn 0.01 mol/L. Song song với cơ chế trao đổi ion, cịn có sự xu t hiện các
pha tinh thể mới trên ề mặt d-HAp giúp tăng cƣờng khả năng của vật liệu trong xử
lý một số kim loại nặng.
Vật liệu hydroxyapatite khuyết canxi cũng đƣợc khảo sát khả năng xử lý dƣ lƣợng
kim loại nặng trong cây rau muống trồng trên đ t nhiễm Fe(II), Cu(II), Ni(II) và
Cr(VI) nhân tạo. Kết quả nghiên cứu cho th y vật liệu hydroxyapatite khuyết canxi
có khả năng hạ th p dƣ lƣợng Fe(II), Cu(II) trong cây rau muống và nó đƣợc xem
nhƣ là một vật liệu đầy hứa hẹn để xử lý dƣ lƣợng kim loại nặng trong đ t nông
nghiệp.

ii


ABSTRACT
In this study, nanosized calcium deficient hydroxyapatite (d-HAp) as an adsorbent
for heavy metals removal was prepared by the precipitation method and was
characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy
(TEM), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR),
spectroscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The d-HAp
samples were tested for the adsorption of Fe(II), Cu(II), Ni(II) and Cr(VI) ions in
aqueous solutions. Batch studies investigating adsorption capacity and adsorption

isotherm of the d-HAp for the heavy metals ions indicated that the adsorption
equilibrium is well correlated with Langmuir isotherm model. The Langmuir
maximum adsorption capacity of the d-HAp for heavy metals ions followed the
order Fe(II) > Cu(II) > Ni(II) > Cr(VI) with the values of 137.23, 128.02, 83.19 and
2.92 mg/g, respectively. In addition, the study results also confirmed that the major
adsorption mechanism for these metal ions except for Cr(VI) is ion-exchange.
However, in the case of Fe(II) and Cu(II) at initial concentrations higher than 0.01
mol/L along with the ion-exchange mechanism, there is an additional precipitation
occurred on the surface of d-HAp.
The nano-sized calcium-deficient hydroxyapatite hydroxyapatite was then tested for
the capacity of reducing heavy metals residue in Ipomoea aquatica, growing in
Fe(II), Cu(II), Ni(II) and Cr(VI)-contaminated cultivated soil. According to the
results, it was found that the synthesized d-HAp has a good removal capacity of Fe,
Cu and it might be considered as a promising material for reducing those heavy
metals residue in Ipomoea aquatica.

iii


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của ản thân tôi. Các kết quả nghiên
cứu, các số liệu thực nghiệm, kết luận trong luận văn “Tổng hợp và nghiên cứu
khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng của vật liệu nano hydroxyapatite
khuyết canxi” là trung thực, khơng sao chép dƣới

t kỳ hình thức nào. Việc tham

khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu
tham khảo đúng quy định.
Học viên

Nguyễn Sỹ Hợp

iv


MỤC LỤC
TÓM TẮT ...................................................................................................................ii
ABSTRACT .............................................................................................................. iii
ỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... iv
MỤC ỤC ................................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ...................................................................................... viii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... x
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................... xi
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1.Đặt v n đề................................................................................................................. 1
2.Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................. 3
3.Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 3
3.1 Đối tƣợng .............................................................................................................. 3
3.2 Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 3
4.Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................. 3
5.Ý ngh a thực tiễn của đề tài ...................................................................................... 4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN HYDROXYAPATITE ............................................ 5
1.1 Một số đặc trƣng của hydroxyapatite ................................................................... 5
1.1.1 Đặc trƣng về c u trúc và hình thái của hydroxyapatite ................................... 5
1.1.2 Đặc trƣng của hydroxyapatite khuyết .............................................................. 6
1.2 Các phƣơng pháp tổng hợp hydroxyapatite .......................................................... 7
1.2.1 Phƣơng pháp nung ở nhiệt độ cao .................................................................... 7
1.2.2 Phƣơng pháp thủy nhiệt ................................................................................... 8

1.2.3 Phƣơng pháp kết tủa trong dung dịch .............................................................. 9
1.3 Một số ứng dụng của vật liệu hydroxyapatite .................................................... 11
1.3.1 Ứng dụng trong y sinh ................................................................................... 11
1.3.2 Ứng dụng trong xử lý môi trƣờng .................................................................. 11
1.4 Sơ lƣợc về một số ion kim loại nặng .................................................................. 12
1.4.1 Tình trạng môi trƣờng ị ô nhiễm ion kim loại nặng ..................................... 12
1.4.2 Tác dụng sinh hóa của ion kim loại nặng đối với con ngƣời và mơi trƣờng . 12
1.5 Tính ch t độc hại của một số ion kim loại nặng ................................................. 13
1.5.1 Tính ch t độc hại của ion Đồng ..................................................................... 13
1.5.2 Tính ch t độc hại của ion Sắt ......................................................................... 13
1.5.3 Tính ch t độc hại của ion Crom ..................................................................... 14
1.5.4 Tính ch t độc hại của ion Niken .................................................................... 14
1.6 Tình hình nghiên cứu vật liệu HA ...................................................................... 15

v


1.6.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................................. 15
1.6.2 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ................................................................... 15
1.7 Tiêu chuẩn Việt Nam về đ t nông nghiệp và nƣớc thải chứa ion kim loại nặng16
1.8 Giới thiệu về h p phụ ......................................................................................... 18
1.9 Phân loại và các khái niệm ................................................................................. 18
1.9.1 H p phụ vật lý ................................................................................................ 18
1.9.2 H p phụ hóa học ............................................................................................ 18
1.10 Dung lƣợng h p phụ ...................................................................................... 18
1.11 Hiệu su t h p phụ .......................................................................................... 19
1.12 Mơ hình động học h p phụ ........................................................................... 19
1.13 Phƣơng trình h p phụ đẳng nhiệt .................................................................. 19
1.13.1 Đẳng nhiệt h p phụ angmuir ....................................................................... 20
1.13.2 Đẳng nhiệt h p phụ Freundlich ...................................................................... 20

CHƢƠNG 2
THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
KHOA HỌC..... ... ..................................................................................................... 21
2.1 Các phƣơng pháp nghiên cứu khoa học ............................................................. 21
2.1.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ............................................................... 21
2.1.2 Phƣơng pháp phổ tán sắc năng lƣợng tia X (EDX) ....................................... 22
2.1.3 Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (FT-IR) ........................................................... 23
2.1.4 Phƣơng pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ............................................ 24
2.1.5 Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ...................................................... 25
2.1.6 Phƣơng pháp phổ khối nguyên tử (ICP-MS) ................................................. 26
2.1.7 Phƣơng pháp đẳng nhiệt h p phụ - khử h p phụ nitrogen BET… ................ 26
2.2 Thực nghiệm ....................................................................................................... 29
2.2.1 Thiết ị và dụng cụ thí nghiệm ...................................................................... 29
2.2.2 Hóa ch t thí nghiệm ....................................................................................... 29
2.2.3 Tổng hợp vật liệu nano d-HAp ằng phƣơng pháp kết tủa trong dung dịch . 30
2.2.4 Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ các ion Fe(II), Cu(II), Ni(II) và Cr(VI) đến
khả năng h p phụ ...................................................................................................... 31
2.2.5 Khảo sát xử lý dƣ lƣợng ion kim loại nặng Fe(II), Cu(II), Ni(II) và Cr(VI)
của vật liệu d-HAp trong môi trƣờng đ t đối với cây rau muống ............................. 31
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO UẬN ....................................................... 33
3.1 Phân tích thành phần pha và c u trúc tinh thể của vật liệu d-HAp ằng phƣơng
pháp XRD .................................................................................................................. 33
3.2 Xác định các nhóm chức của vật liệu d-HAp ằng phƣơng pháp FTIR ............ 35
3.3 Khảo sát hình thái ề mặt ột của vật liệu d-HAp ằng phƣơng pháp SEM ..... 36
3.4 Khảo sát hình thái tinh thể của vật liệu d-HAp ằng phƣơng pháp TEM .......... 36
3.5 Phân tích hàm lƣợng các nguyên tố trong mẫu ằng phƣơng pháp tán xạ năng
lƣợng tia X (EDX) ..................................................................................................... 37

vi

3.6 Xác định diện tích ề mặt của vật liệu d-HAp10 ằng phƣơng pháp BET ........ 38
3.7 Khảo sát động học h p phụ ion kim loại nặng Fe(II), Cu(II), Ni(II) và Cr(VI)
của vật liệu d-HAp .................................................................................................... 40
3.8 Tính tốn các thông số đẳng nhiệt h p phụ theo mô hình angmuir và
Freundlich.................................................................................................................. 42
3.9 Phân tích thành phần pha và c u trúc tinh thể ằng phƣơng pháp XRD sau khi
h p phụ ...................................................................................................................... 45
3.10 Phân tích hàm lƣợng các nguyên tố trong mẫu đ t trồng ằng phƣơng pháp
XRF… …… ............................................................................................................... 48
3.11 Khảo sát khả năng xử lý dƣ lƣợng ion Fe(II), Cu(II), Ni(II) và Cr(VI) của
vật liệu d-HAp trong môi trƣờng đ t nhiễm kim loại nặng đối với cây rau muống . 50
3.12 Khảo sát khả năng xử lý dƣ lƣợng ion Fe(II), Cu(II), Ni(II) và Cr(VI) của
vật liệu d-HAp trong môi trƣờng đ t nhiễm kim loại nặng đối với cây rau muống . 53
KẾT UẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 56
1. Kết luận............................................................................................................... 56
2. Kiến nghị ............................................................................................................ 56
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ............................................................. 57
TÀI IỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 58
PHỤ ỤC .................................................................................................................. 62
Ý ỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN ......................................................... 68

vii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Model phân tử hydroxyapatite .....................................................................5
Hình 1.2 C u trúc tinh thể hydroxyapatite ….. ...........................................................5
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý của phƣơng pháp kết tủa .................................................10

Hình 2.1 Thiết bị đo nhiễu xạ tia X ...........................................................................21
Hình 2.2 Sơ đồ chùm tia tới và chùm tia nhiễu xạ trên tinh thể ...............................22
Hình 2.3 Độ tù của peak phản xạ gây ra do kích thƣớc hạt ......................................22
Hình 2.4 Ngun tắc phát xạ tia X dùng trong phổ ..................................................23
Hình 2.5 Thiết bị đo phổ FTIR Bruker Tensor 27 ....................................................24
Hình 2.6 Thiết bị kính hiển vi điện tử truyền qua TEM ...........................................24
Hình 2.7 Thiết bị kính hiển vi điển tử qt SEM ......................................................25
Hình 2.8 Thiết bị ICP-MS 7700 ................................................................................26
Hình 2.9 Các dạng đƣờng đẳng nhiệt h p phụ ..........................................................27
Hình 2.10 Thiết bị đo BET ........................................................................................28
Hình 2.11 Mơ hình thí nghiệm ..................................................................................30
Hình 3.1 Giản đồ XRD của vật liệu bột d-HAp ........................................................33
Hình 3.2 Giản đồ XRD của các mẫu bột d-HAp. .....................................................34
Hình 3.3 Phổ hồng ngoại FTIR của các mẫu d-HAp ................................................35
Hình 3.4 Hình SEM của mẫu vật liệu a) d-HAp5; b) d-HAp10; c) d-HAp15 ..........36
Hình 3.5 Hình TEM của mẫu vật liệu a) d-HAp5; b) d-HAp10; c) d-HAp15 ..........37
Hình 3.6 Phổ EDX của mẫu d-HAp10 ......................................................................37
Hình 3.7 Kết quả phân tích bề mặt riêng BET của vật liệu d-HAp ..........................39
Hình 3.8 Đƣờng h p phụ đẳng nhiệt Langmuir ........................................................42

viii


Hình 3.9 Đƣờng h p phụ đẳng nhiệt Langmuir dạng tuyến tính ..............................43
Hình 3.10 Đƣờng h p phụ đẳng nhiệt Freundlich dạng tuyến tính ...........................43
Hình 3.11 Giản đồ XRD của các vật liệu d-HAp sau khi h p phụ ...........................45
Hình 3.12 Giản đồ XRD của vật liệu d-HAp sau khi h p phụ ion niken từ dung dịch
0.01M Ni(II) ..............................................................................................................45
Hình 3.13 Giản đồ XRD của vật liệu d-HAp sau khi h p phụ ion crom từ dung dịch
0.01M Cr(VI) ............................................................................................................46

Hình 3.14 Giản đồ XRD của vật liệu d-HAp sau khi h p phụ ion sắt từ dung dịch
0.01M Fe(II) ..............................................................................................................46
Hình 3.15 Giản đồ XRD của vật liệu d-HAp sau khi h p phụ ion đồng từ dung dịch
0.01M Cu(II) .............................................................................................................47
Hình 3.16 Phổ XRD của mẫu đ t trồng ....................................................................49
Hình 3.17 Mẫu rau muống trồng trên đ t nhiễm ion kim loại nặng .........................50
Hình 3.18 Mẫu rau muống trồng trên đ t nhiễm ion kim loại nặng có trộn thêm bột
...................................................................................................................................51
Hình 3.19 Biểu đồ biểu diễn dƣ lƣợng ion kim loại nặng trong rau muống trồng trên
đ t nhiễm kim loại nặng và đ t nhiễm đƣợc xử lý bằng vật liệu d-HAp ..................52
Hình 3.20 Mẫu rau muống trồng trên đ t sạch tƣới nƣớc nhiễm ion kim loại nặng.53
Hình 3.21 Mẫu rau muống trồng trên đ t sạch trộn với bột d-HAp tƣới nƣớc nhiễm
ion kim loại nặng. ......................................................................................................54
Hình 3.22 Biểu đồ biểu diễn dƣ lƣợng ion kim loại nặng trong rau muống trồng trên
đ t sạch tƣới nƣớc nhiễm kim loại nặng và đ t sạch trộn bột d-HAp tƣới nƣớc
nhiễm KLN................................................................................................................55

ix


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Giới hạn tối đa hàm lƣợng tổng số ion kim loại nặng trong tầng đ t mặt .16
Bảng 1.2 Giá trị giới hạn nồng độ các ch t ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp ..17
Bảng 2.1 Thiết bị và dụng cụ dùng trong thí nghiệm ...............................................29
Bảng 2.2 Hóa ch t dùng trong thí nghiệm ................................................................29
Bảng 3.1 Kết quả phân tích hàm lƣợng các nguyên tố trong vật liệu bằng phƣơng
pháp EDX ..................................................................................................................38
Bảng 3.2 Kết quả phân tích động học h p phụ Fe(II), Cu(II), Ni(II) và Cr(VI) .......40
Bảng 3.3 Các thông số đẳng nhiệt h p phụ các ion Fe(II), Cu(II), Ni(II) và Cr(VI) 44
Bảng 3.4 Kết quả phân tích hàm lƣợng các nguyên tố trong mẫu đ t trồng bằng

phƣơng pháp XRF .....................................................................................................48
Bảng 3.5 Dƣ lƣợng ion kim loại nặng trong rau muống trồng trên đ t nhiễm kim
loại nặng và đ t nhiễm đƣợc xử lý bằng vật liệu d-HAp ..........................................52
Bảng 3.6 Dƣ lƣợng ion kim loại nặng trong rau muống trồng trên đ t sạch tƣới nƣớc
nhiễm kim loại nặng và đ t sạch đƣợc xử lý bằng vật liệu d-HAp ...........................55

x


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BET

Phƣơng pháp đo diện tích ề mặt riêng

d-HAp

Hydroxyapatite khuyết canxi

d-HAp5

Hydroxyapatite khuyết canxi tổng hợp từ dung dịch chứa 5% canxi oxit

d-HAp10

Hydroxyapatite khuyết canxi tổng hợp từ dung dịch chứa 10% canxi oxit

d-HAp15

Hydroxyapatite khuyết canxi tổng hợp từ dung dịch chứa 15% canxi oxit

EDX

Phổ tán sắc năng lƣợng tia X

FTIR

Phổ hồng ngoại iến đổi Fourier

HA

Hydroxyapatite

ICP – MS

Phổ khối nguyên tử

KLN

Kim loại nặng

SEM

Hiển vi điện tử quét

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TEM

Hiển vi điện tử truyền qua

XRD

Nhiễu xạ ột tia X

xi


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay, thế giới đang rung hồi chuông áo động về thực trạng ô nhiễm môi
trƣờng toàn cầu [1-2]. Nằm trong ối cảnh chung của thế giới, môi trƣờng Việt
Nam cũng đang xuống c p cục ộ. Ngun nhân chính dẫn đến ơ nhiễm mơi trƣờng
là do nguồn nƣớc thải, khí thải của các khu cơng nghiệp, khu chế xu t, cơ sở xi mạ,
khói ụi từ các phƣơng tiện giao thông... Trƣớc khi đƣa ra ngồi mơi trƣờng, nguồn
nƣớc thải này chứa khá nhiều ion kim loại nặng chƣa đƣợc xử lý triệt để, do vậy đã
gây ô nhiễm môi trƣờng, đặc iệt là môi trƣờng đ t, nƣớc.
Cùng với v n đề ô nhiễm mơi trƣờng, v n đề an tồn thực phẩm hiện nay cũng đang
là nỗi lo chung của t t cả mọi ngƣời. Tại Việt Nam, rau là thực phẩm đƣợc sử dụng
hàng ngày ở t t cả các gia đình, quán ăn, nhà hàng. Vì vậy, để đảm ảo sức khoẻ
ngƣời dân trong những năm gần đây. Nhà nƣớc, địa phƣơng, doanh nghiệp đã có r t
nhiều chủ trƣơng giải pháp nhằm nhanh chóng phát triển các mơ hình trồng rau an
tồn. Việt nam có điều kiện khí hậu r t thích hợp cho sinh trƣởng, phát triển của các
loại rau, kể cả rau có nguồn gốc nhiệt đới và ôn đới. Tuy vậy, sản xu t rau của Việt
Nam chủ yếu vẫn theo quy mơ hộ gia đình khiến cho sản lƣợng khơng nhiều. Bên
cạnh đó sản xu t phụ thuộc nhiều vào phân ón, hóa ch t ảo vệ thực vật và môi
trƣờng sản xu t ị ảnh hƣởng khá lớn ởi ch t thải công nghiệp, ch t thải sinh hoạt.
Việc chạy theo lợi nhuận, áp dụng thiếu chọn lọc các tiến ộ khoa học kỹ thuật cùng
với sự thiếu hiểu iết của ngƣời trồng rau đã làm cho sản phẩm rau xanh ị ô nhiễm

kim loại nặng. V n đề ô nhiễm rau xảy ra ở nhiều vùng trồng rau trong cả nƣớc [3].
Theo quan điểm độc học: kim loại nặng là các kim loại có nguy cơ gây nên các v n
đề về ô nhiễm môi trƣờng đ t và nƣớc, ao gồm: Cu, Zn, P , Cd, Hg, Ni, Cr, Co,
Ti, Fe, Mn, Ag, Sn, As, Se. Đồng là một kim loại quan trọng và là nguyên tố vi
lƣợng cần thiết cho cây trồng và động vật. Nhƣng ở nồng độ cao, Đồng lại là ch t
độc. Các muối Đồng gây tổn thƣơng đƣờng tiêu hóa, gan, thận và niêm mạc cho con

1


ngƣời và động vật [4]. Cây trồng thừa Đồng cũng xảy ra những iểu hiện ngộ độc
mà chúng có thể dẫn tới tình trạng cây chết. Sắt đóng vai trị quan trọng trong
những protein tham gia vào việc chuyên chở oxy nhƣ hemoglo in và myglo in [5],
nhƣng khi Sắt tồn tại vƣợt mức cho phép trong cơ thể, Sắt ăn mịn ống tiêu hóa, ức
chế cơ tim, làm giảm sức cản của thành mạch ngoại vi, phá vỡ các enzym trong quá
trình trao đổi ch t. Crom chủ yếu gây ra các ệnh ngoài da nhƣ lở loét da, viêm da,
loét màng ngăn mũi, viêm gan, viêm thận, ung thƣ phổi [6]. Niken tác động gây độc
cho thận, gây phản ứng dị ứng và viêm da tiếp xúc [5].
Đã có nhiều phƣơng pháp đƣợc áp dụng nhằm loại

hoặc cố định các kim loại

nặng trong môi trƣờng đ t và nƣớc nhƣ: phƣơng pháp hóa lý (phƣơng pháp h p
phụ, phƣơng pháp trao đổi ion,…), phƣơng pháp sinh học, phƣơng pháp hóa
học,…Trong đó, phƣơng pháp h p phụ đƣợc áp dụng rộng rãi và cho kết quả r t khả
thi [7]. Hiện nay, các vật liệu thông dụng nh t dùng để h p phụ kim loại nặng có thể
kể đến là: than hoạt tính, khống entonite, silicagel, polymer tổng hợp, các vật liệu
có nguồn gốc thực vật nhƣ v cà fe, ã mía….Mặc dù cho kết quả xử lý kim loại
nặng đƣợc đánh giá khá khả quan, tuy nhiên các vậy liệu này luôn tồn tại nhiều
khuyết điểm.

Trong nhiều thập kỷ, hydroxyapatite đƣợc iết đến nhƣ là một vật liệu tƣơng thích
sinh học, có c u trúc và thành phần tƣơng tự khống vơ cơ trong xƣơng ngƣời và
động vật, do đó hydroxyapatite đƣợc ứng dụng nhiều trong hồi phục thƣơng tổn của
xƣơng, trong ch n thƣơng chỉnh hình và nha khoa [8]. Những năm gần đây,
hydroxyapatite với tỉ lệ mol Ca/P~1.67 (HAp) đƣợc nghiên cứu nhiều làm ch t xử
lý ion kim loại nặng trong môi trƣờng đ t và nƣớc ởi nó sở hữu khả năng tuyệt vời
trong h p thụ ion kim loại nặng. Độ h p phụ cực đại của vật liệu nanohydroxyapatite iến tính có thể lên đến 500 mg/g đối với ion P

2+

, gần 200 mg/g

đối với ion Cd2+ [9], cao hơn r t nhiều lần so với các vật liệu h p phụ thơng thƣờng.
Tuy nhiên, có r t ít tài liệu áo cáo về vật liệu nano hydroxyapatite khuyết canxi với
tỉ lệ mol Ca/P<1.67 (d-HAp) hƣớng đến ứng dụng xử lý kim loại nặng.

2


Mục đích của cơng trình nghiên cứu khoa học này là tổng hợp đƣợc vật liệu nano
hydroxyapatite khuyết canxi ằng phƣơng pháp kết tủa trong dung dịch và khảo sát
khả năng h p phụ ion kim loại nặng Fe(II), Cu(II), Ni(II), Cr(VI) trong môi trƣờng
nƣớc; khảo sát khả năng xử lý dƣ lƣợng kim loại nặng trong cây rau muống trồng
trên nguồn đ t nhiễm Fe(II), Cu(II), Ni(II) và Cr(VI).
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu cơ ản của đề tài là tổng hợp vật liệu nano hydroxyapatite khuyết canxi
ằng phƣơng pháp hóa ƣớt, nghiên cứu khả năng h p phụ một số ion kim loại nặng
trong môi trƣờng nƣớc và khảo sát khả năng xử lý dƣ lƣợng kim loại nặng trên cây
rau muống trồng trên đ t nhiễm kim loại nặng đó.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tƣợng


Vật liệu nano hydroxyapatite khuyết canxi tổng hợp ằng phƣơng pháp hóa

ƣớt.


Nguồn nƣớc nhiễm ion kim loại nặng Fe(II), Cu(II), Ni(II) và Cr(VI).



Cây rau muống trồng trên đ t nhiễm ion kim loại nặng.

3.2 Phạm vi nghiên cứu


Tổng hợp vật liệu nano hydroxyapatite khuyết canxi ằng phƣơng pháp hóa

ƣớt qui mơ phịng thí nghiệm.


Nghiên cứu khả năng h p phụ một số ion kim loại nặng trong môi trƣờng

nƣớc qui mơ phịng thí nghiệm.


Khảo sát xử lý dƣ lƣợng kim loại nặng trên cây rau muống trồng trên đ t

nhiễm kim loại nặng qui mơ phịng thí nghiệm.

4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu
Vật liệu sau khi tổng hợp sử dụng các phƣơng pháp phân tích hóa lý hiện đại nhƣ:
TEM, SEM, FT-IR, EDX, XRD và BET. Khả năng h p phụ các ion kim loại nặng

3


của vật liệu tổng hợp đƣợc bởi phƣơng pháp ICP-MS, dùng XRD để xác định cơ
chế trao đổi ion kim loại nặng với ion canxi sau khi h p phụ. Khảo sát khả năng xử
lý dƣ lƣợng kim loại nặng trên cây rau muống trồng trên đ t nhiễm kim loại nặng
bằng phƣơng pháp ICP-MS, XRD và XRF.
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới, HAp sở hữu khả năng
h p phụ ƣu việt đối với ion kim loại nặng so với các vật liệu thông dụng hiện nay
nhƣ: than hoạt tính, entonite…Bởi vậy. Việc áp dụng vật liệu HAp xử lý ion kim
loại nặng trong môi trƣờng nƣớc là một hƣớng đi đầy triển vọng. Tuy nhiên, ở nƣớc
ta hiện nay có r t ít đề tài nghiên cứu về khả năng h p phụ ion kim loại nặng của
HAp.
Do đó, việc nghiên cứu tìm ra một phƣơng pháp kinh tế để tổng hợp Hap nói chung,
d-HAp nói riêng và khảo sát khả năng h p phụ ion kim loại nặng trên vật liệu thu
đƣợc là c p thiết.
Vì vậy, chúng tơi chọn đề tài: “Tổng hợp và nghiên cứu khả năng hấp phụ một
số ion kim loại nặng của vật liệu nano hydroxyapatite khuyết Ca2+”.

4


CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN HYDROXYAPATITE

1.1 Một số đặc trƣng của hydroxyapatite
1.1.1 Đặc trưng về cấu trúc và hình thái của hydroxyapatite
Phân tử hydroxyapatite có thể đƣợc iểu diễn ởi cơng thức hóa học tổng qt nhƣ
sau: Ca10(PO4)6(OH)2 hoặc với cơng thức Ca14Ca26(PO4)6(OH)2. Trong đó Ca1 và
Ca2 là hai dạng ion canxi có số phối trí khác nhau trong c u trúc HAp. Tinh thể
HAp thuộc nhóm khơng gian P63/m (a = b = 9.432 Å, c = 6.881 Å) (Hình 1.1). Canxi
là nguyên tử trung tâm (nguyên tử Ca màu trắng, lớn; nguyên tử oxy màu đen, nh ;
nguyên tử P màu đen, nh nh t) [10].

Hình 1.1 Model phân tử hydroxyapatite

Hình 1.2 C u trúc tinh thể hydroxyapatite [11-12].

5


Trong c u trúc tinh thể hydroxyapatite, dựa vào số phối trí và tính đối xứng mà
chúng ta có thể phân iệt hai dạng ion canxi. Dạng nguyên tử canxi đầu tiên Ca1 có
số phối trí ằng 9, là lock 9 đỉnh CaO9, trong đó liên kết Ca-O có độ dài 2.55 Å,
hình đa diện do CaO9 tạo thành có thể tích ằng 30.2 Å3. Dạng nguyên tử canxi thứ
hai Ca2 là tâm của hình đa diện có ảy đỉnh CaO7. Trong hình đa diện này, Ca2 có
số phối trí ằng 7, nguyên tử Ca2 liên kết với ảy nguyên tử oxy với độ dài liên kết
Ca-O là 2.45 Å, thể tích hình đa diện CaO7 là 22.0 Å3. Trong c u trúc
hydroxyapatite, nhóm OH đƣợc phân ố trên những kênh nằm dọc theo trục Oz của
tinh thể, cách mặt phẳng tam giác tạo ởi ba cation Ca2 một khoảng cách gần ằng
0.3 Å. Trong khi đó, nhóm photphate tạo thành tứ diện đều với độ dài liên kết P-O
gần ằng 1.53 Å [13-15].
Tỉ lệ mol Ca/P trong thành phần hóa học đƣợc xem là đặc trƣng r t quan trọng của
hydroxyapatite, là yếu tố quyết định độ ền của phân tử, gián tiếp ảnh hƣởng lên

tính ch t vật lý cũng nhƣ tính ch t hóa học của ch t. Phân tử hydroxyapatite hồn
hảo Ca10(PO4)6(OH)2 có tỉ lệ Ca/P = 10/6 = 1.67. Phân tử hydroxyapatite hồn hảo
có đầy đủ mƣời nguyên tử canxi này vì một lý do nào đó có thể m t một vài vị trí
nút mạng canxi, tạo thành phân tử hydroxyapatite khuyết canxi có tỉ lệ mol Ca/P ≤
1.67. Cơng thức hóa học của phân tử hydroxyapatite khuyết canxi có thể đƣợc iểu
diễn nhƣ sau:
Ca10-x(HPO4)x(PO4)6-x(OH)2 - x với 1.5 ≤ Ca/P ≤ 1.67, ngh a là 0 ≤ x ≤ 1)

(1.1)

Trong c u trúc tinh thể hydroxyapatite, t t cả các vị trí nút mạng ao gồm ion Ca 2+,
PO43-, OH-, đều có thể đƣợc thay thế ởi ion khác. Vị trí ion canxi có thể đƣợc thay
thế ởi cation Ag+, Sr2+ , Ba2+ , Mg2+ , Pb2+, Cd2+, Mn2+ , Fe2+ ... Vị trí của nhóm
OH- có thể đƣợc thay thế ởi anion Cl-, F-, SO42-, CO32-,...[16-20].
1.1.2 Đặc trưng của hydroxyapatite khuyết
Hydroxyapatite khuyết là vật liệu đƣợc tạo ra có tính ch t hóa học và c u trúc giống
nhƣ hydroxyapatite nhƣng chúng ị thiếu, hay ị khuyết tại một điểm nào đó trong
c u trúc của vật liệu nhƣng không làm thay đổi tính ch t của vật liệu. Khuyết hay

6


gọi là sự thiếu sót của vật liệu là chúng sẽ khơng làm thay đổi

t cứ một tính ch t

hóa lí nào của vật liệu, mà chúng chỉ làm thay đổi diện tích ề mặt riêng của vật
liệu. Diện tích ề mặt riêng của vật liệu ị khuyết sẽ luôn lớn hơn diện tích ề mặt
riêng của vật liệu hồn chỉnh.
Về mặt năng lƣợng thì hydroxyapatite khuyết canxi là là q trình kim loại chiếm

các vị trí khuyết dễ dàng hơn là thay thế canxi trong vật liệu nên quá trình h p phụ
các ion kim loại nặng lợi thế hơn về mặt năng lƣợng hay nói cách khác là h p phụ
xảy ra nhanh hơn và tốn ít năng lƣợng hơn. Vì vậy mà quá trình h p phụ của vật
liệu hydroxyapatite đối với một số ion kim loại nặng sẽ tốt hơn. Khi các vật liệu
hydroxyapatite khuyết canxi mà đem đi h p phụ thì chúng sẽ h p phụ đƣợc nhiều
hơn so với vật liệu đầy đủ vì vật liệu khuyết tiếp xúc đƣợc với các ion h p phụ đƣợc
nhiều hơn ngay tại các điểm khuyết của vật liệu. Có thể nói vật liệu khuyết là một
vật liệu đầy tiềm năng trong tƣơng lai dùng để nghiên cứu h p phụ.
1.2 Các phƣơng pháp tổng hợp hydroxyapatite
1.2.1 Phương pháp nung ở nhiệt độ cao
Phƣơng pháp tổng hợp HAp trên cơ sở thực hiện các phản ứng pha rắn. Nguyên liệu
an đầu có thể là: Ca3(PO4)2 và Ca4P2O9, Ca3(PO4)2 và CaO,… đƣợc trộn đều theo
tỷ lệ Ca/P = 1.7, sau đó tiến hành phản ứng ở nhiệt độ khoảng 1000 oC trong hệ kín,
phản ứng tạo HAp diễn ra nhƣ sau [21]:
2Ca3(PO4)2 + Ca4P2O9 + H2O  Ca10(PO4)6(OH)2

(1.2)

3Ca3(PO4)2 + CaO + H2O  Ca10(PO4)6(OH)2

(1.3)

Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là cần thực hiện ở nhiệt độ và áp su t cao trong
thời gian dài. Trong phản ứng pha rắn này thƣờng đƣợc áp dụng để chế tạo HAp
dạng khối xốp. Hỗn hợp nguyên liệu rắn an đầu đƣợc ép nén để tạo ra các chi tiết
có hình dạng và độ xốp mong muốn. Sau phản ứng, sản phẩm vẫn giữ nguyên đƣợc
hình dạng và c u trúc xốp an đầu.

7

1.2.2 Phương pháp thủy nhiệt
Phƣơng pháp này đƣợc dùng chủ yếu để chế tạo HAp xốp và gốm xốp. Nhìn chung,
sản phẩm HAp thu đƣợc vẫn giữ nguyên hình thái và c u trúc xốp giống nhƣ khung
xƣơng tự nhiên của động vật thân mềm an đầu (san hô, mai mực, v trai, v ốc…).
Với c u trúc xốp sinh học nhƣ vậy, vật liệu này có khả năng tƣơng thích sinh học
với cơ thể con ngƣời tốt hơn so với gốm xốp HAp tổng hợp ằng những phƣơng
pháp khác [22].
Khung xƣơng của các động vật thân mềm (san hô, mai mực, v sị…) có thành phần
chủ yếu (hơn 98%) là CaCO3 dạng aragonit. Phản ứng thuỷ nhiệt xảy ra giữa
CaCO3 với dung dịch (NH4)2HPO4 trong thiết ị kín autoclave, có gia nhiệt. Do mai
mực có độ xốp r t cao, diện tích ề mặt lớn nên để phản ứng dị thể xảy ra chỉ cần
duy trì trong khoảng nhiệt độ 150 – 250 oC ở áp su t 4 – 15 atm, thời gian 24 – 30
giờ [23]. Khung xốp của san hô đƣợc c u tạo ởi các tinh thể aragonit lớn, sắp xếp
đặc khít với nhau do vậy phản ứng thuỷ nhiệt tạo HAp chỉ diễn ra ở nhiệt độ khoảng
200 – 300 oC, áp su t r t cao, lên tới 1000 atm [24]. Phản ứng thuỷ nhiệt diễn ra
theo phƣơng trình:
10CaCO3 + 6(NH4)2HPO4 + 2H2O  Ca10(PO4)6(OH)2 + 6(NH4)2CO3 + 4H2CO3

(1.4)

Có thể chế tạo HAp xốp từ khung xƣơng tự nhiên ằng phản ứng thuỷ nhiệt thông
qua sản phẩm trung gian CaO. Trƣớc hết, chuyển hố khung xƣơng CaCO3 thành
CaO mà vẫn giữ ngun hình dạng an đầu. Sau đó, phản ứng thuỷ nhiệt theo
phƣơng trình (1.5) ở nhiệt độ khoảng 200 oC, áp su t 10 – 15 atm, thời gian 24 - 48
giờ:
10CaO + 6(NH4)2HPO4 + 4H2O  Ca10(PO4)6(OH)2 + 12NH4OH

(1.5)

Quá trình thuỷ phân của muối CaHPO4 cũng tạo ra sản phẩm HAp trong om thuỷ
nhiệt đƣợc ọc lót ằng platin hoặc teflon ở nhiệt độ 250 – 300 oC, trong thời gian 5
– 10 ngày. Nhiệt độ và áp su t cao tạo điều kiện cho các tinh thể HAp hình thành và
phát triển. Phản ứng xảy ra nhƣ sau:

8


10CaHPO4 + 2H2O  Ca10(PO4)6(OH)2 + 4H+ + 4H2PO4-

(1.6)

14CaHPO4 + 2H2O  Ca10(PO4)6(OH)2 + 4Ca2+ + 8H2PO4-

(1.7)

Ở điều kiện trên, pha rắn HAp có độ kết tinh cao, sản phẩm thu đƣợc là đơn pha,
nhƣng thiết ị và điều kiện phản ứng phức tạp, khó thực hiện.
1.2.3 Phương pháp kết tủa trong dung dịch
Tổng hợp HAp ằng cách kết tủa từ các ion Ca2+ và PO43- có thể thực hiện theo
nhiều cách khác nhau, nhƣng có thể phân ra thành hai nhóm chính:
a) Phƣơng pháp kết tủa từ các muối chứa ion Ca2+ và PO43- dễ tan trong nƣớc:
Một số muối hay đƣợc dùng là Ca(NO3)2, CaCl2, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4… Phản
ứng diễn ra theo phƣơng trình (1.8) đƣợc coi là phƣơng pháp cơ ản để tổng hợp
HAp [25]:
10Ca(NO3)2 + 6(NH4)2HPO4 + 8NH4OH  Ca10(PO4)6(OH)2 + 20NH4NO3 + 6H2O

(1.8)

ƣợng Ca(NO3)2 và (NH4)2HPO4 đƣợc chuẩn ị theo tỷ lệ Ca/P = 1,67 pha trong

nƣớc c t với nồng độ tƣơng ứng 0,2M và 0,1M. Sau đó, nh từ từ (tốc độ 2 ml/phút)
dung dịch (NH4)2HPO4 vào cốc đựng Ca(NO3)2 trên máy khu y từ (tốc độ 300 –
400 vòng/phút). Bổ sung dung dịch NH4OH để đảm ảo phản ứng diễn ra trong môi
trƣờng pH = 10 - 12.
Sau khi nh hết lƣợng dung dịch (NH4)2HPO4 tiếp tục khu y hỗn hợp trong khoảng
2 giờ tại nhiệt độ đã định. Kết thúc phản ứng, thu l y kết tủa và làm sạch ằng cách
lọc rửa nhiều lần với nƣớc c t trên máy ly tâm hoặc thiết ị lọc hút chân không. Sản
phẩm đƣợc s y khô ở nhiệt độ 75 – 80 oC và ảo quản tránh tiếp xúc với khơng khí.

9


Sơ đồ nguyên lý của phƣơng pháp kết tủa đƣợc thể hiện nhƣ sau:

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý của phƣơng pháp kết tủa
) Phƣơng pháp kết tủa từ các hợp ch t chứa Ca2+ ít tan hoặc khơng tan trong nƣớc:
Phản ứng xảy ra giữa Ca(OH)2, CaO, CaCO3… với axit H3PO4 trong môi trƣờng
kiềm [26].
10Ca(OH)2 + 6H3PO4 = Ca10(PO4)6(OH)2 + 18H2O

10

(1.9)


Trong q trình điều chế, yếu tố pH cũng đóng vai trò quan trọng. Độ pH 10 – 12
đƣợc điều chỉnh ằng cách thêm từ từ H3PO4 vào Ca(OH)2.
Các yếu tố nhƣ nguyên liệu an đầu, nhiệt độ, môi trƣờng phản ứng… thƣờng ảnh
hƣởng đến ch t lƣợng và hình dạng của tinh thể HA. Để nhận đƣợc sản phẩm HAp
ột có kích thƣớc mong muốn thì ngồi các yếu tố trên, cần quan tâm đến sự kết

tinh của HAp trong suốt quá trình tổng hợp.
So với hai phƣơng pháp tổng hợp ở trên thì tổng hợp vật liệu HAp ằng phƣơng
pháp kết tủa là dễ thực hiện và đơn giản nh t. Ƣu điểm của phƣơng pháp kết tủa là
chúng ta có thể điều chỉnh đƣợc kích thƣớc của vật liệu HAp theo kích thƣớc mong
muốn, dễ thực hiện. Vì vậy chúng tơi chọn phƣơng án tổng hợp vật liệu nano HAp
ằng phƣơng pháp kết tủa trong quá trình tổng hợp vật liệu nano HA.
1.3 Một số ứng dụng của vật liệu hydroxyapatite
1.3.1 Ứng dụng trong y sinh
Vật liệu gốm xốp HAp có tính tƣơng thích sinh học cao, có nhiều lỗ liên thơng với
nhau, tạo thuận lợi cho sự xâm nhập của mơ sợi và mạch máu, có tính dung nạp tốt,
khơng độc, khơng dị ứng. HAp đƣợc ứng dụng để chế tạo mắt giả [27], làm điện
cực cho thử nghiệm sinh học [28], làm vật liệu truyền dẫn và nhả chậm thuốc [29],
c y ghép tai giữa [30]. Vật liệu nha khoa và lớp phủ hoạt tính sinh học lên miếng
c y ghép xƣơng ằng kim loại [31].
1.3.2 Ứng dụng trong xử lý môi trường
Nhờ những khả năng vƣợt trội của mình mà vật liệu HAp đƣợc các nhà khoa học
trên thế giới nghiên cứu sử dụng vật liệu HAp để h p phụ một số kim loại nặng
trƣớc khi thải ra môi trƣờng đ t và nƣớc. HAp đƣợc tổng hợp từ nhiều phƣơng pháp
khác nhau, tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu và sử dụng. Các nhà khoa học đã
nghiên cứu khả năng h p phụ của HAp đối với Ni2+, Pb2+, Cd2+, Cu2+, Co2+, Pd2+,…
vƣợt trội hơn hẳn so với các vật liệu h p phụ thông thƣờng khác.

11