Nghiên cứu tổng hợp vật liệu gốc PANi mụn dừa định hướng hấp phụ DDD tách chiết từ đất ô nhiễm

.

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

======

CAO THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU
GỐC PANi/MỤN DỪA ĐỊNH HƢỚNG
HẤP PHỤ HỢP CHẤT DDD TRONG
DỊCH CHIẾT TỪ ĐẤT Ô NHIỄM
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

HÀ NỘI - 2018


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

======

CAO THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU
GỐC PANi/MỤN DỪA ĐỊNH HƢỚNG
HẤP PHỤ HỢP CHẤT DDD TRONG
DỊCH CHIẾT TỪ ĐẤT Ô NHIỄM
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

TS. NGUYỄN QUANG HỢP

HÀ NỘI - 2018
i


LỜI CẢM ƠN

Với iitấm ilòng ikính itrọng ivà ibiết iơn isâu isắc iem ixin ichân ithành icảm iơn
ithầy igiáo iT.S iNguyễn iQuang iHợp iđã igiao iđề itài, ihƣớng idẫn iem ichu iđáo ivà
itận itình itrong isuốt iquá itrình inghiên icứu ivà ihoàn ithành ikhóa iluận itốt inghiệp.
Em ichân ithành icảm iơn iquý iThầy, iCô itrong ikhoa iHóa iHọc, iTrƣờng iĐại
ihọc iSƣ iphạm iHà iNội i2 iđã itận itình itruyền iđạt ikiến ithức ivà ihƣớng idẫn iem
itrong isuốt iquá itrình ihọc itập. iVới ivốn ikiến ithức iđƣợc itiếp ithu iđƣợc itrong isuốt
iquá itrình ihọc itập ibốn inăm iqua ikhông ichỉ ilà inền itảng icho iquá itrình inghiên
icứu ikhóa iluận imà icòn ilà ihành itrang iquý ibáu iđể iem ibƣớc ivào iđời imột icách
ivững ichắc ivà itự itin.
Trân trọng!
Hà Nội, tháng 5 năm 2018
Sinh viên

Cao Thị Thu Hà

ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi ixin icam iđoan iđây ilà icông itrình inghiên icứu icủa iriêng itôi, icó isự ihỗ
itrợ itừ igiáo iviên ihƣớng idẫn ilà ithầy igiáo iT.S iNguyễn iQuang iHợp. iCác inội
idung inghiên icứu ivà ikết iquả itrong iđề itài inày ilà itrung ithực ivà ichƣa itừng iđƣợc
iai icông ibố itrong ibất icứ icông itrình inghiên icứu inào itrƣớc iđây. iNếu iphát ihiện
icó ibất ikì isự igian ilận inào, itôi ixin ihoàn itoàn ichịu itrách inhiệm itrƣớc iHội iđồng
ivề ikết iquả ikhóa iluận icủa imình.
Hà Nội, tháng 5 năm 2018
Sinh viên
Cao Thị Thu Hà

iii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
BVTV
MD
PANi
PA
ANi
PANi/MD
PA/MD
VLHT
APS
DDD
DDE
DDT
GCMS
IR

PCB
POP
SEM
VLHP
WE

Tiếng Anh

Tiếng Việt
Bảo vệ thực vật
Mụn dừa
Polyanilin

Polyaniline
Aniline

Anilin
Polyanilin mụn dừa

Vật liệu hấp thu
Ammonium persulfate
Amoni pesunfat
Dichloro diphenyl dichloroethane Diclor diphenyl diclorethan
Dichloro diphenyl
Diclor diphenyl
dichloroethylene
diclorethylen
Dichloro diphenyl
Diclor diphenyl
trichloroethane

triclorethan
Gas Chromatography Mass
Gas Chromatography Mass
Spectrometry
Spectometry
Infrared Spectroscopy
Phổ hồng ngoại
Polychlorinated biphenyl
Polychlorinated Biphenyls
Persistent Organic Pollutant
Persistent organic pollutans
Scanning Electron
Scanning Electron
Microscope
Microscope
Vật liệu hấp phụ
Working Electrode
Điện cực làm việc

iv


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ............................................................................... 3
1.1. Khái niệm hóa chất thuốc BVTV................................................................ 3
1.2. Phân loại hóa chất thuốc BVTV ................................................................. 3
1.3. Thực trạng đất bị ô nhiễm POP ở nƣớc ta................................................... 4
1.4. Một số phƣơng pháp xử lý các hợp chất hữu cơ khó phân hủy .................. 5
1.5. Tổng hợp và ứng dụng của polyaniline....................................................... 5

1.5.1. Nghiên cứu tổng hợp PANi...................................................................... 5
1.5.1.1. Phƣơng pháp điện hóa ........................................................................... 5
1.5.1.2. Phƣơng pháp hóa học ........................................................................... 5
1.5.1.3. Ứng dụng của polyaniline trong xử lý ô nhiễm môi trƣờng ................ 7
1.5.2. Mụn dừa và ứng dụng của mụn dừa........................................................ 7
1.5.2.1. Thành phần hóa học của mụn dừa ....................................................... 7
1.5.2.1. Thành iphần ihóa ihọc icủa imụn idừa .................................................. 7
1.5.2.2. iCấu itrúc ivà iứng idụng icủa imụn idừa ............................................. 7
1.5.3. Phƣơng pháp hấp phụ............................................................................... 8
1.5.3.1. Các khái niệm cơ bản ........................................................................... 8
1.5.3.2. Phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ......................................... 9
1.5.3.3. Phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich...................................... 11
CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 13
2.1. Thực nghiệm ............................................................................................. 13
2.1.1. Máy móc và thiết bị ............................................................................... 13
2.1.2. Dụng cụ và hóa chất ............................................................................... 13
2.1.3 Tiến hành thí nghiệm .............................................................................. 13
2.1.3.1. Tổng hợp và chế tạo các vật liệu hấp thu ............................................ 13
2.1.3.2. Sử dụng VLHP PANi/mụn dừa hấp thu thuốc BVTV........................ 14
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................... 16
2.2.1 Phƣơng pháp chiết rửa hóa chất thuốc BVTV ra khỏi đất ô nhiễm........ 16
2.2.1.1 Nguyên lý làm sạch chất hữu cơ .......................................................... 16

v


2.2.1.2. Định nghĩa sắc kí................................................................................. 16
2.2.2. Phƣơng pháp hấp phụ............................................................................ 16
2.2.3. Sắc kí khí ghép khối phổ - GCMS ......................................................... 16
2.2.4. iPhƣơng ipháp ihiển ivi iđiện itử iquét i(SEM) ..................................... 17

2.2.5. Phần mềm xử lý số liệu Origin và Excel ............................................... 17
2.2.5.1. Phần mềm origin ................................................................................. 17
2.2.5.2. Phần mềm excel .................................................................................. 17
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 18
3.1. Đặc trƣng của vật liệu tổng hợp ................................................................ 18
3.1.1. iHiệu isuất itổng ihợp ivật iliệu ihấp iphụ.............................................. 18
3.1.2. Phổ hồng ngoại tổng hợp vật liệu hấp phụ ............................................ 18
3.1.3. Ảnh SEM vật liệu hấp phụ ..................................................................... 21
3.2. Khả năng hấp phụ hóa chất thuốc BVTVcủa vật liệu............................... 22
3.2.1. Ảnh hƣởng của bản chất vật liệu............................................................ 22
3.2.2. Ảnh hƣởng của thời gian ........................................................................ 25
3.2.3. Ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu ....................................................... 25
3.2.4. Ảnh hƣởng của nồng độ ......................................................................... 27
3.2.5. Mô hình đẳng nhiệt Langmuir ............................................................... 28
3.2.6. Mô hình đẳng nhiệt Freundlich .............................................................. 33
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 36

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ tổng hợp PANi từ ANi và (NH4)2S2O8 .................................... 6
Hình 1.2. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ của Langmuir ....................................... 10
Hình 1.3. Đồ thị sự phụ thuộc của C/q vào C ................................................. 10
Hình 1.4. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ............................................ 11
Hình 1.5. Đồ thị để tìm các hằng số trong phƣơng trình Freundlich ............... 11
Hình 3.1. Phổ hồng ngoại của mụn dừa ........................................................... 18
Hình 3.2. Phổ hồng ngoại của PANi ................................................................ 19

Hình 3.3. Phổ hồng ngoại của PANi – mụn dừa .............................................. 20
Hình 3.4. Ảnh SEM của mụn dừa (a), PANi (b) và PANi/MD (c).................. 22
Hình 3.5. Biểu đồ dung lƣợng hấp phụ o,p’- DDD của các loại vật liệu ........ 23
Hình 3.6. Biểu đồ dung lƣợng hấp phụ p,p’- DDD của các loại vật liệu ........ 23
Hình 3.7. Biểu đồ tổng dung lƣợng hấp phụ DDD của các loại vật liệu ......... 24
Hình 3.8. Biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian tới dung lƣợng hấp phụ o,p’DDD ................................................................................................................. 25
Hình 3.9. Biểu đồ ảnh hƣởng của thời gian tới dung lƣợng hấp phụ o,p’DDD ................................................................................................................. 25
Hình 3.10. Biểu đồ tổng thời gian hấp phụ DDD của các loại vật liệu ........... 25
Hình 3.11. Biểu đồ ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu và hiệu suất hấp phụ
tới dung lƣợng hấp phụ o,p’- DDD. ................................................................. 26
Hình 3.12. Biểu đồ ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu và hiệu suất hấp phụ
tới dung lƣợng hấp phụ p,p’- DDD. ................................................................. 26
Hình 3.13. Biểu đồ thể hiện ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu và hiệu suất
hấp phụ tới dung lƣợng hấp phụ DDD của các loại vật liệu ............................ 27
Hình 3.14. Biểu đồ dung lƣợng hấp phụ o,p’-DDD khi thay đổi nồng độ chất
bị hấp phụ ban đầu ........................................................................................... 28
Hình 3.15. Biểu đồ dung lƣợng hấp phụ p,p’-DDD khi thay đổi nồng độ chất
bị hấp phụ ban đầu ........................................................................................... 28
Hình 3.16. Biểu đồ tổng dung lƣợng hấp phụ DDD ........................................ 28
khi thay đổi nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu ................................................. 28
Hình 3.17. Đƣờng đẳng nhiệt Langmuir của vật liệu hấp phụ đối với chất
o,p’-DDD.......................................................................................................... 29
vii


Hình 3.18. Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir của vật liệu hấp phụ đối với
chất o,p’-DDD .................................................................................................. 29
Hình 3.19. Sự phụ thuộc của tham số RL vào nồng độ ban đầu o,p’- DDD ... 29
Hình 3.20. Đƣờng đẳng nhiệt Langmuir của vật liệu hấp phụ đối với chất
p,p’- DDD......................................................................................................... 30

Hình 3.21. Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir của vật liệu hấp phụ đối với
chất p,p’- DDD ................................................................................................. 30
Hình 3.22. Sự phụ thuộc của tham số RL vào nồng độ ban đầu p,p’- DDD .... 31
Hình 3.23. Đƣờng đẳng nhiệt Langmuir của vật liệu hấp phụ đối với chất
DDD ................................................................................................................. 31
Hình 3.24. Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir của vật liệu hấp phụ đối với
chất DDD.......................................................................................................... 31
Hình 3.25. Sự phụ thuộc của tham số RL vào nồng độ ban đầu DDD ............. 32
Hình 3.26. Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich của vật liệu hấp phụ đối với
chất o,p’-DDD .................................................................................................. 33
Hình 3.27. Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich của vật liệu hấp phụ đối với
chất p,p’-DDD .................................................................................................. 33
Hình 3.28. Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich của vật liệu hấp phụ đối với
chất DDD.......................................................................................................... 33

viii


BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Mối tƣơng quan RL và dạng mô hình .............................................. 11
Bảng 3.1. Quy kết các nhóm chức của mụn dừa.............................................. 19
Bảng 3.2. Quy kết các nhóm chức của PANi................................................... 20
Bảng 3.3. Quy kết các nhóm chức của PANi – mụn dừa ................................ 21
Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của khối lƣợng vật liệu và hiệu suất hấp phụ ............... 26
Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ tới dung lƣợng
hấp phụ DDD ................................................................................................... 27
Bảng 3.6. Bảng giá trị thông số cho mô hình đẳng nhiệt Langmuir ................ 32
Bảng 3.7. Bảng giá trị thông số cho mô hình đẳng nhiệt Freundlich .............. 34

ix

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Hiện nay, tình trạng ô nhiễm môi trƣờng nói chung, ô nhiễm do hóa
chất thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) hữu cơ khó phân hủy (BVTV) nói riêng
đang là vấn để nghiêm trọng gây ra nhiều bức xúc và ảnh hƣởng tới cuộc sống
con ngƣời. Nhiều phƣơng pháp xử lý tình trạng này đã đƣợc đề ra tuy nhiên
các phƣơng pháp này đều chƣa đáp ứng đúng yêu cầu sử dụng trong thực tế
sản xuất và đời sống sinh hoạt.
Chính ivì ithế, ivới imục itiêu itìm ikiếm imột iphƣơng ipháp icó ikhả
inăng ixử ilý ihiệu iquả iPOP iđáp iứng iđƣợc inhu icầu ihiệu iquả icao, igiá
ithành ithấp, iphù ihợp, icó ikhả inăng iáp idụng ivào ithực itế icao. iChúng
itôi ilựa ichọn isản iphẩm ilà imụn idừa iđể ikhảo isát ikhả inăng itách iPOP
itrong imôi itrƣờng iđất. iNhờ ivào ithành iphần icấu itrúc inhiều ilỗ ixốp,
ithành iphần igồm icellulose, ipectin, ilignin….có ikhả inăng itách ikim iloại
inặng, icác ichất ihữu icơ ikhó iphân ihủy. iQuá itrình ibiến itính icủa imụn
idừa icũng iđƣợc iáp idụng iđể ixem ixét ihiệu iquả icủa inó iđối ivới iviệc
itách iDDD itrong iđất.
Xuất phát từ thực tế trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu
tổng hợp vật liệu gốc PANi/ mụn dừa định hướng hấp phụ DDD tách chiết
từ đất ô nhiễm”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu gốc PANi/MD bằng phƣơng pháp hóa
học.
Hấp phụ hóa chất thuốc BVTV bằng PANi/MD và nghiên cứu các điều
kiện ảnh hƣởng.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Tìm và đọc tài liệu có liên quan tới vấn đề ô nhiễm POP trong hóa chất
thuốc BVTV trong đất, cụ thể là ô nhiễm DDD và các phƣơng pháp xử lý hóa

chất thuốc BVTV tồn dƣ trong đất và trong các môi trƣờng khác.
Chuẩn bị các mẫu thí nghiệm có liên quan tới đề tài
Tiến hành lấy mẫu, làm thí nghiệm. Ghi kết quả thu đƣợc.
Phân tích, đánh giá kết quả mẫu sau khi làm thí nghiệm bằng máy phân
tích.
4. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu: Hóa chất thuốc bảo vệ thực vật, DDD,
polyaniline, mụn dừa.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Đọc và tìm hiểu tài liệu có liên quan tới PANi, mụn dừa và hóa chất thuốc
BVTV (điển hình là DDD), phƣơng pháp hấp phụ chất gây ô nhiễm môi trƣờng.
Sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu hiện đại để đánh giá PANi/ mụn dừa
i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

1

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i


(IR, SEM,...).
Sử dụng phƣơng pháp phân tích hàm lƣợng các hợp chất DDD (GC/MS
hoặc HPLC).
Đánh giá, phân tích và xử lý số liệu thu đƣợc bằng các phần mềm thông
dụng.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Kết iquả inghiên icứu icủa iđề itài igóp iphần ilàm icơ isở ikhoa ihọc iđể imở ira
imột iphƣơng ipháp ixử ilý ichất iô inhiễm imột icách iđơn igiản ivà ihiệu iquả ihơn.
i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

2

i

i

i

i

i

i

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Khái niệm hóa chất thuốc BVTV
Hóa chất thuốc bảo vệ thực vật (sản phẩm nông dƣợc):“Những chế
phẩm có nguồn gốc hoá chất, thực vật, động vật, vi sinh vật và các chế phẩm
khác dùng để phòng trừ sinh vật gây hại tài nguyên thực vật. Gồm các chế
phẩm dung để phòng trừ sinh vật gây hại tài nguyên thực vật, các chế phẩm
điều hoà sinh trƣởng thực vật, chất làm rụng hay khô lá, các chế phẩm có tác
dụng xua đuổi hoặc thu hút các loài sinh vật gây hại tài nguyên thực vật đến
để tiêu diệt (Pháp lệnh Bảo vệ và Kiểm dịch thực vật nƣớc CHXHCNVN và
điều lệ Quản lý thuốc BVTV) [1]
1.2. Phân loại hóa chất thuốc BVTV
Theo iyêu icầu inghiên icứu ivà isử idụng, ihóa ichất ithuốc iBVTV iđƣợc ichia
ira ilàm icác iloại:
Thuốc itrừ isâu i(Insecticide):“Gồm icác ichất ihay ihỗn ihợp icác ichất icó itác
idụng itiêu idiệt, ixua iđuổi ihay idi ichuyển ibất ikỳ iloại icôn itrùng inào icó imặt itrong
imôi itrƣờng i(AAPCO). iChúng iđƣợc idùng iđể itrừ ihoặc ingăn ingừa itác ihại icủa
icôn itrùng iđến icây itrồng, icây irừng, inông ilâm isản, igia isúc ivà icon ingƣời”[1].
“Trong ithuốc itrừ isâu, idựa ivào ikhả inăng igây iđộc icho itừng igiai iđoạn
isinh itrƣởng, ingƣời ita icòn ichia ira: ithuốc itrừ itrứng i(Ovicide), ithuốc itrừ isâu
inon i(Larvicide)”[1]. i
Thuốc itrừ ibệnh i( iFungicide): Thuốc itrừ ibệnh ibao igồm icác ihợp ichất
icó inguồn igốc ihoá ihọc i(vô icơ ivà ihữu icơ), isinh ihọc i(vi isinh ivật ivà icác isản
iphẩm icủa ichúng, inguồn igốc ithực ivật i), icó itác idụng ingăn ingừa ihay idiệt itrừ
icác iloài ivi isinh ivật igây ihại icho icây itrồng ivà inông isản i(nấm iký isinh, ivi
ikhuẩn, ixạ ikhuẩn) ibằng icách iphun ilên ibề imặt icây, ixử ilý igiống ivà ixử ilý
iđất...Thuốc itrừ ibệnh idùng iđể ibảo ivệ icây itrồng itrƣớc ikhi ibị icác iloài ivi isinh
ivật igây ihại itấn icông itốt ihơn ilà idiệt inguồn ibệnh ivà ikhông icó itác idụng ichữa itrị
inhững ibệnh ido inhững iyếu itố iphi isinh ivật igây ira i(thời itiết, iđất iúng, ihạn...).
iThuốc itrừ ibệnh ibao igồm icả ithuốc itrừ inấm i(Fungicides) ivà itrừ ivi ikhuẩn

i(Bactericides). iThƣờng ithuốc itrừ ivi ikhuẩn icó ikhả inăng itrừ iđƣợc icả inấm; icòn
ithuốc itrừ inấm ithƣờng iít icó ikhả inăng itrừ ivi ikhuẩn. iHiện inay iở iTrung iquốc,
imới ixuất ihiện imột isố ithuốc itrừ ibệnh icó ithể ihạn ichế imạnh isự iphát itriển icủa
ivirus i(Ningnanmycin...). iNhiều ikhi ingƣời ita igọi ithuốc itrừ ibệnh ilà ithuốc itrừ
inấm i(Fungicides). iTrong itrƣờng ihợp inày, ithuốc itrừ inấm ibao igồm icả ithuốc
itrừ ivi ikhuẩn [1].
Thuốc itrừ ichuột i(Rodenticde ihay iRaticide):“Là inhững ihợp ichất ivô icơ,
ihữu icơ, ihoặc icó inguồn igốc isinh ihọc icó ihoạt itính isinh ihọc ivà iphƣơng ithức itác
iđộng irất ikhác inhau, iđƣợc idùng iđể idiệt ichuột igây ihại itrên iruộng, itrong inhà ivà
”

“

”

3


kho itàng ivà icác iloài igậm inhấm. iChúng itác iđộng iđến ichuột ichủ iyếu ibằng icon
iđƣờng ivị iđộc ivà ixông ihơi i(ở inơi ikín iđáo)”[1]. i
Thuốc itrừ inhện i(Acricide ihay iMiticide):“Những ichất iđƣợc idùng ichủ
iyếu iđể itrừ inhện ihại icây itrồng ivà icác iloài ithực ivật ikhác, iđặc ibiệt ilà inhện iđỏ.
iHầu ihết ithuốc itrừ inhện ithông idụng ihiện inay iđều icó itác idụng itiếp ixúc. iĐa isố
ithuốc itrong inhóm ilà inhững ithuốc iđặc ihiệu icó itác idụng idiệt inhện, icó ikhả
inăng ichọn ilọc icao, iít igây ihại icho icôn itrùng icó iích ivà ithiên iđịch. iNhiều iloại
itrong ichúng icòn icó itác idụng itrừ itrứng ivà inhện imới inở, imột isố ikhác icòn idiệt
inhện itrƣởng ithành. iNhiều iloại ithuốc itrừ inhện icó ithời igian ihữu ihiệu idài, iít
iđộc ivới iđộng ivật imáu inóng. iMột isố ithuốc itrừ inhện inhƣng icũng icó itác idụng
idiệt isâu. iMột isố ithuốc itrừ isâu, itrừ inấm icũng icó itác idụng itrừ inhện”[1].
Thuốc itrừ ituyến itrùng i(Nematocide):“Các ichất ixông ihơi ivà inội ihấp

iđƣợc idùng iđể ixử ilý iđất itrƣớc itiên itrừ ituyến itrùng irễ icây itrồng, itrong iđất, ihạt
igiống ivà icả itrong icây”[1]. i
Thuốc itrừ icỏ i(Herbicide): Các ichất iđƣợc idùng iđể itrừ icác iloài ithực ivật
icản itrở isự isinh itrƣởng icây itrồng, icác iloài ithực ivật imọc ihoang idại, itrên iđồng
iruộng, iquanh icác icông itrình ikiến itrúc, isân ibay, iđƣờng isắt... ivà igồm icả icác
ithuốc itrừ irong irêu itrên iruộng, ikênh imƣơng. iĐây ilà inhóm ithuốc idễ igây ihại
icho icây itrồng inhất. iVì ivậy ikhi idùng icác ithuốc itrong inhóm inày icần iđặc ibiệt
ithận itrọng”[1]. i
1.3. Thực trạng đất bị ô nhiễm POP ở nƣớc ta
Hóa ichất ithuốc iBVTV icó ivai itrò irất iquan itrọng itrong ilĩnh ivực inông
inghiệp igiữ ivững inăng isuất icây itrồng, iđảm ibảo ian ininh ilƣơng ithực ithực
iphẩm. iHóa ichất ithuốc iBVTV ibắt iđầu isử idụng itại imiền iBắc ivào inhững inăm
i1955 ivà ihầu ihết ihóa ichất ithuốc iBVTV itại iViệt iNam iđều iphải inhập ikhẩu itừ
inƣớc ingoài. iTheo icục iBVTV, itrong igiai iđoạn i1981 i- i1986, isố ilƣợng ithuốc
isử idụng ilà i6500 i- i9000 itấn ithƣơng iphẩm, ităng ilên i20 i- i30 inghìn itấn itrong
igiai iđoạn i1991 i- i2000 ivà itừ i3600 i- i7580 itấn itrong igiai iđoạn i2001 i- i2010.
iCác iloại ihóa ichất ithuốc iBVTV imà iViệt iNam iđang isử idụng icó iđộ iđộc icòn
icao, inhiều iloại ithuốc iđã ilạc ihậu ivà itồn ilƣu ilâu itrong imôi itrƣờng ithƣờng
ichứa icác ichất iPOP. iViệc isử idụng icác iloại ihóa ichất ithuốc iBVTV ităng inhanh
ilà inguyên inhân igây inên icác ivấn iđề ivề iô inhiễm imôi itrƣờng iđặc ibiệt ilà itình
itrạng iô inhiễm imôi itrƣờng iđất iở inƣớc ita ivà ilàm iảnh ihƣởng itrực itiếp itới isức
ikhỏe icon ingƣời, iđộng ithực ivật i[2].
Theo iđánh igiá icủa icác ichuyên igia iquốc itế, icó itới i80% ihóa ichất ithuốc
ibảo ivệ ithực ivật itại iViệt iNam iđang iđƣợc isử idụng ikhông iđúng icách, ikhông
icần ithiết ivà irất ilãng iphí. iDo ichƣa ihiểu ibiết iđƣợc icác itác ihại icủa ihóa ichất
iBVTV itại ithời iđiểm iđó, icùng ivới iđiều ikiện ikhó ikhăn inên iviệc ilƣu itrữ, isử
idụng ihóa ichất ithuốc iBVTV ikhông iđúng inồng iđộ, iliều ilƣợng, ibao ibì ihoặc
ichôn iqua iloa ixung iquanh ikhu ivực ilƣu ichứa, ikết iquả iđến inay iđã ihình ithành
i

“

4


một ilƣợng ilớn icác iđiểm itồn ilƣu ihóa ichất iBVTV itrên icả inƣớc i[2].
Theo ikhảo isát icho ithấy, icác iđiểm itồn ilƣu ihóa ichất iBVTV inày ichủ iyếu
inằm iở icác itỉnh ithành iphía iBắc ivà iBắc iTrung iBộ inhƣ: iHà iTĩnh, iQuảng
iBình, iThanh iHóa, iNghệ iAn…. iCó ithể ithấy irằng, icác itỉnh imiền iTrung ithuộc
iKhu iIV icũ ibị iô inhiễm iPOP icao ihơn ihẳn isố ivới icác itỉnh ikhác iở iphía iBắc.
iCác itỉnh imiền iNam ihầu inhƣ ikhông icó itồn ilƣu ihóa ichất iBVTV iPOP i[2].
Nhƣ ivật itình itrạng iđất iô inhiễm ithuốc ibảo ivệ ithực ivật inói ichung ivà ihóa ichất
ithuốc iBVTV ikhó iphân ihủy iPOP inói iriêng ingày icàng ilà imột ivấn iđề icấp
ibách iở inƣớc ita. iNó iảnh ihƣởng ivà itác iđộng inghiệm itrọng iđến iviệc isản ixuất
inông inghiệp icũng inhƣ imôi itrƣờng ivà isức ikhỏe icon ingƣời i[2]
1.4. Một số phƣơng pháp xử lý các hợp chất hữu cơ khó phân hủy
- Các phƣơng pháp cơ, hóa lý [3].
- Phƣơng pháp chôn lấp, cô lập [4,5].
- Phƣơng pháp đốt có xúc tác [3,6].
- Phƣơng pháp phân hủy bằng kiềm nóng [7].
- Phân hủy bằng tia cực tím hoặc ánh sang mặt trời [8,9,10].
- Phá hủy bằng plasma [7].
- Phân hủy sinh học [7,11].
®
- Công nghệ Daramend [12-14].
- Công nghệ rửa đất ô nhiễm (soil washing) [15,16].
1.5. Tổng hợp và ứng dụng của polyaniline
1.5.1. Nghiên cứu tổng hợp PANi
PANi đƣợc tổng hợp theo 2 phƣơng pháp là:
- Phƣơng pháp điện hóa

- Phƣơng pháp hóa học
1.5.1.1. Phương pháp điện hóa
“Nguyên tắc của phƣơng pháp điện hóa là dùng dòng điện để tạo nên sự
phân cực với điện thế thích hợp, sao cho đủ năng lƣợng để oxi hóa monome
trên bề mặt điện cực, khơi mào cho polymer hóa điện hóa tạo màng dẫn điện
phủ trên bề mặt điện cực làm việc (WE). Điện cực làm việc có thể là Au, Pt,
thép CT3, thép 316L,... Đối với aniline, trƣớc khi polymer hóa điện hóa,
aniline đƣợc hòa tan trong dung dịch acid nhƣ H2SO4, HCl, (COOH)2... Nhƣ
vậy, có thể tạo trực tiếp PANi lên mẫu kim loại cần bảo vệ; do đó việc chống
ăn mòn và bảo vệ kim loại bằng phƣơng pháp điện hóa có ƣu việt hơn cả. Do
thế oxi hoá của ANi khoảng 0,7V [17,18]. Nhờ các thiết bị điện phân này,
ngƣời ta có thể kiểm soát và điều chỉnh đƣợc tốc độ phản ứng. Không những
thế, phƣơng pháp điện hóa còn cho phép chế tạo đƣợc màng mỏng đồng thể,
bám dính tốt trên bề mặt mẫu”[19].
1.5.1.2. Phương pháp hóa học
Đây là phƣơng pháp thông dụng để chế tạo ra các polymer, trong đó có
i

5


PANi. Polymer hóa aniline trong môi trƣờng acid tạo thành polyaniline có
cấu tạo cơ bản nhƣ sau:
H
N
N n
H
polyanilin (PANi)
Polyaniline
(PANi)

Quá trình oxi hóa ANi bằng phƣơng pháp điện hóa có thể gồm 3 loại
phản ứng sau [20,21]:
- Phản ứng điện hóa tạo ra các cation, radical, radical oligome hòa tan.
- Phản ứng hóa học trong dung dịch: đime hóa và tạo các oligomer hòa
tan có trọng lƣợng phân tử lớn.
- Phản ứng điện hóa phát triển mạch polimer.
PANi đƣợc tổng hợp theo phƣơng pháp hóa học từ aniline bằng cách sử
dụng Ammonium persulfate và Dodecyl benzenesulfonic acid nhƣ một chất
oxi hóa và dopant. Quá trình hóa học xảy ra nhƣ sau [22,23,24]:
NH2
+

(NH4)2S2O8, HA, H2O

H
N

N

A-

A-

reduction

N
H

N

oxidation

Leucoemeraldine salt

+ HA

H
N

N 2n
H

n

Emeraldine salt
- HA

H
N
A-

- HA

N

reduction

N
H

N

Emeraldine base

+ HA

H
N

oxidation

N 2n
H

n

Leucoemeraldine base

Hình 1.1. Sơ đồ tổng hợp PANi từ ANi và (NH4)2S2O8
PANi ihình ithành itheo iphƣơng ipháp ihóa ihọc inêu itrên icó iđộ idẫn
iđiện ilà i3 iS/cm, icó iđộ iổn iđịnh ivà igiữ inhiệt itốt, icó ithể itan itốt itrong
icác
dung
imôi
ihữu
icơ
inhƣ
iChloroform,
im-cresol,

6


Dimethylformamide...[24]
1.5.1.3. Ứng dụng của polyaniline trong xử lý ô nhiễm môi trường
Ponyaniline đƣợc ứng dụng nhiều trong các ngành điện tử, cảm biến sinh
học và vật liệu nguồn điện hóa học [25,26,27], đặc biệt là khả năng chống ăn
mòn kim loại [28,29]. Ngoài ra, ponyaniline còn đƣợc sử dụng nhƣ một chất
hấp phụ kim loại nặng trong xử lý môi trƣờng [30].
Đã icó inhiều iphƣơng ipháp iđƣợc iáp idụng inhằm itách icác iion ikim
iloại inặng ira ikhỏi imôi itrƣờng inhƣ: iphƣơng ipháp ihóa ilý i(hấp iphụ,
itrao iđổi iion), iphƣơng ipháp isinh ihọc, iphƣơng ipháp ihóa ihọc... iTrong
iđó iphƣơng ipháp ihấp iphụ ilà imột itrong inhững iphƣơng ipháp isử idụng
iphổ ibiến ibởi inhiều iƣu iđiểm iso ivới inhững iphƣơng ipháp ikhác.
Ngày nay các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu tới vật liệu polymer
dẫn đặc biệt là polyaniline. Đây là vật liệu đƣợc xem nhƣ vật liệu lý tƣởng vì
dẫn điện tốt, bền nhiệt, dễ tổng hợp lại thân thiện với môi trƣờng.
Polyaniline icũng iđã iđƣợc ibiến itính ilai ighép ivới inhiều ivật iliệu
ivô icơ, ihữu icơ ithành ivật iliệu icomposite inhằm ilàm ităng ikhả inăng iứng
idụng icủa inó itrong ithực itế.
1.5.2. Mụn dừa và ứng dụng của mụn dừa
1.5.2.1. Thành phần hóa học của mụn dừa
1.5.2.1. Thành iphần ihóa ihọc icủa imụn idừa
Mụn ixơ idừa ilà imột isản iphẩm iphụ itừ iviệc ichế ibiến ichỉ ixơ idừa, inó ichính
ilà iphần icòn ilại isau ikhi itƣớc ilấy ichỉ ixơ idừa, icó ikhả inăng igiữ imột ilƣợng inƣớc
igấp i8 ilần ikhối ilƣợng icủa inó ivà icó itrữ ilƣợng irất ilớn.
Theo iTAPPI i(1988), imụn ixơ idừa ilà ichất ihữu icơ ivà icó ithể itái isử idụng.
iĐộ ipH icủa imụn ixơ idừa ilà i5,5. iChất ilƣợng icủa imụn ixơ idừa ikhông ibị iảnh
ihƣởng inếu iđộ ipH ithấp ihơn, imụn ixơ idừa icó imột isố itính ichất ivà ithành iphần
ihóa ihọc isau:

Tỷ ilệ iC:N:
80:1
Độ ixốp:
10-12%.
Chất ihữu icơ:
9,4-9,8%.
Tổng ilƣợng itro:
3-6%.
Cellulose:
20-30%.
Lignin: i
60-70%
Các ichất ihòa itan ikhác: 12 i- i15 i%
1.5.2.2. iCấu itrúc ivà iứng idụng icủa imụn idừa
Với icấu itrúc inhiều ilỗ ixốp ivà ithành iphần igồm icác ipolymer inhƣ
icellulose, ihemicellulose, ipectin, ilignin, iprotein, imụn idừa ilà ivật iliệu ithích ihợp
iđể icó ithể ibiến itính iđể itrở ithành ivật iliệu ihấp iphụ itốt. iTrên ithế igiới ivà itrong
inƣớc iđã icó imột isố inhà ikhoa ihọc inghiên icứu ibiến itính imột isố iloại ivật iliệu ilà
iphụ iphẩm inông inghiệp inhƣ: ixơ idừa, imụn idừa, ibã imía, ivỏ itrấu... iđể ilàm ivật

7


liệu ixử ilý ihấp iphụ imôi itrƣờng i[31].
Ở iViệt iNam icũng iđã icó inhững inghiên icứu ichế itạo ivật iliệu ihấp iphụ itừ
imụn ixơ idừa ivà ivỏ itrấu ibằng iCitric iacid iđể ihấp iphụ icác ikim iloại inặng inhƣ
iCu, iPb, iNi, iCd, iAs, iHg. iNhững ikim iloại inày icó iliên iquan itrực itiếp iđến icác
ibiến iđổi igen, iung ithƣ icũng inhƣ iảnh ihƣởng inghiêm itrọng itới imôi itrƣờng. iKết
iquả ikhảo isát icho ithấy iloại iphụ iphẩm inông inghiệp ilà imụn idừa icó ikhả inăng
2+

ihấp iphụ ivà itrao iđổi iion iNi
và iCd2+ ivới ihiệu isuất ikhá icao ikhoảng i50 i- i60%.
Ƣu iđiểm icủa iphƣơng ipháp inày ilà ithực ihiện iđơn igiản icó ithể ihấp iphụ
iđƣợc ikim iloại inặng ivà icác ihợp ichất ihữu icơ ikhó iphân ihủy ithông iqua icác
inhóm ichức.
Từ inhững ikết iquả icủa icông itrình inghiên icứu itrƣớc iđó icũng inhƣ iƣu
iđiểm icủa iphế iphụ iphẩm inông inghiệp i– imụn idừa iem iđã ichọn iphƣơng ipháp ixử
ilý ihợp ichất ihữu icơ ikhó iphân ihủy iDDD ibằng ivật iliệu ihấp iphụ isản ixuất itừ
imụn idừa ivà iPANi.
1.5.3. Phương pháp hấp phụ
1.5.3.1. Các khái niệm cơ bản
Hấp phụ là sự tích lũy các chất trên bề mặt phân cách pha (khí – rắn,
lỏng – rắn, khí – lỏng, lỏng – lỏng). Chất có bề mặt trên đó xảy ra sự hấp
phụ gọi là chất hấp phụ, còn chất đƣợc tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ
gọi là chất bị hấp phụ, còn chất đƣợc tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ gọi là
chất bị hấp phụ [32,33,34-36].
Hiện tƣợng hấp phụ xảy ra do lực tƣơng tác giữa chất hấp phụ và
chất bị hấp phụ. Tùy theo bản chất lực tƣơng tác mà ngƣời ta có thể chia
hấp phụ thành 2 loại: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.
Hấp phụ vật lý:
Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử,
phân tử, các ion…) ở bề mặt phân chia pha bởi lực Van der Walls yếu. Đó
là tổng hợp của nhiều loại lực khác nhau: tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng và lực
định hƣớng. Trong hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị hấp phụ và chất
hấp phụ không tạo thành hợp chất hoá học (không tạo thành các liên kết
hóa học) mà chất bị hấp phụ chỉ ngƣng tụ trên bềmặt phân chia pha và bị
giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ. Do vậy, trong quá trình hấp phụ vật lý
không có sự biến đổi đáng kể cấu trúc điện tử của cả chất hấp phụ và chất
bị hấp phụ. Ở hấp phụ vật lý, nhiệt hấp phụ không lớn, năng lƣợng tƣơng tác
thƣờng ít khi vƣợt quá 10 kcal/mol, phần nhiều từ 3 ÷ 5 kcal/mol và năng

lƣợng hoạt hóa không vƣợt quá 1 kcal/mol [32,33].
i

i

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iiii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

Hấp phụ hóa học:
Xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo hợp chất hóa học với
các phân tử chất bị hấp phụ. Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết
hóa học thông thƣờng (liên kết ion, cộng hóa trị, liên kết phối trí…). Nhiệt
iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

8

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii


hấp phụ hóa học tƣơng đƣơng với nhiệt phản ứng hóa học và có thể đạt tới
giá trị 100 kcal/mol. Cấu trúc điện tử của cả chất hấp phụ và chất bị hấp phụ
đều có sự biến đổi sâu sắc, tạo thành liên kết hóa học.
Trong thực tế, sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là
tƣơng đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Trong một số quá trình hấp
phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học [32,33,34,35].

Giải hấp phụ:
iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

Giải hấp phụ là sự đi ra của chất bị hấp phụ khỏi bề mặt chất hấp
phụ. Quá trình này dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi đối với
quá trình hấp phụ.. Đây là phƣơng pháp tái sinh vật liệu hấp phụ nên nó
mang đặc trƣng về hiệu quả kinh tế [32,33,34,35].
iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

Dung lượng hấp phụ
Dung lƣợng hấp phụ q là lƣợng chất bị hấp phụ (độ hấp phụ) bởi 1 gam
chất hấp phụ rắn [32,33,35,37] đƣợc tính theo công thức: Dung lƣợng hấp phụ
của vật liệu composite đƣợc tính theo công thức

q=

(C0 - C).V
(1.1)
m

Trong đó:
q: dung lƣợng hấp phụ (mg/g)
V: thể tích dung dịch bị hấp phụ
m: khối lƣợng chất hấp phụ ( gam)
Co, C: Nồng độ ban đầu và nồng độ sau khi hấp phụ (mg/l)
Hiệu suất hấp phụ
Hiệu suất hấp phụ (H) là tỉ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ (C) và
nồng độ dung dịch ban đầu C0 [38-42].

H=

C0 - C
.100 (%)
C0

1.5.3.2. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
Phƣơng trình Langmuir đƣợc xây dựng cho hệ hấp phụ khí rắn,
nhƣng cũng có thể áp dụng cho hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc để phân
tích các số liệu thực nghiệm [36].
iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

iii

Trong ipha ilỏng iphƣơng itrình icó idạng: i

q = q max

K L .C
(1.2)
1+K L .C

Trong iđó: i KL: ihằng isố i(cân ibằng) ihấp iphụ iLangmuir i
q: idung ilƣợng ihấp iphụ

9

iii

iii

iii

iii

iii

iii


qmax: idung ilƣợng ihấp iphụ itối iđa icủa ichất ihấp iphụ i(mg/g)
C: inồng iđộ idung idịch ihấp iphụ
iPhƣơng itrình i(1.1) icó ithể iviết idƣới idạng:

q = q max

C
C
= q max
(1.3)
1/K L +C
a+C

Để ixác iđịnh iđƣợc icác ihệ isố itrong iphƣơng itrình ihấp iphụ iđẳng inhiệt
iLangmuir ingƣời ita ichuyển iphƣơng itrình i(1.2) ivề idạng ituyến itính inhƣ isau:

C
1
1

=
+
.C
q
K L .q max
q max

(1.4)

Từ iđồ ithị i(hình i1.2) ibiểu idiễn isự iphụ ithuộc icủa iC/q ivào iC ita itính iđƣợc
iKL ivà iqmax:

OM =

1
1
; tgα =
q max .K L
q max

Hình i1.2. iĐường iđẳng inhiệt ihấp
iphụ icủa iLangmuir

Hình i1.3. i iĐồ ithị isự iphụ ithuộc icủa
iC/q ivào iC

Từ igiá itrị iKL icó ithể ixác iđịnh iđƣợc itham isố icân ibằng iRL:

RL =

1
1 + K L C0

(1.5)

Trong iđó:
RL: itham isố icân ibằng i
C0: iNồng iđộ iban iđầu i(mg/l) i
KL: iHằng isố iLangmuir i(l/mg) i
Mối itƣơng iquan igiữa icác igiá itrị iRL ivà icác idạng imô ihình ihấp iphụ iđẳng
inhiệt iLangmuir ithực inghiệm iđƣợc ithể ihiện itrong ibảng i1.1

10


Bảng i1.1. iMối itương iquan iRL ivà idạng imô ihình
Giá itrị iRl
Dạng imô ihình
RL> i1
Không iphù ihợp
RL i= i1
Tuyến itính
0 i< iRL< i1
Phù ihợp
RL i= i0
Không ithuận inghịch
Phƣơng itrình iLangmuir ilà: iXác iđịnh iđƣợc idung ilƣợng ihấp iphụ icực iđại
ivà imối itƣơng iquan igiữa iquá itrình ihấp iphụ ivà igiải ihấp iphụ ithông iqua ihằng isố
iLangmuir iKL, isự iphù ihợp icủa imô ihình ivới ithực inghiệm, ido ivậy iđây ilà icơ isở
iđể ilựa ichọn ichất ihấp iphụ ithích ihợp icho ihệ ihấp iphụ.[36].

1.5.3.3. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich
Khi nghiên cứu về khả năng hấp phụ trong pha lỏng, trong trƣờng hợp chất
hấp phụ có lỗ xốp, Freundlich thiết lập đƣợc phƣơng trình đẳng nhiệt trên cơ sở
số liệu thực nghiệm [36].
i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

q = K F .C1/n

(1.6)

Trong đó:
KF là hằng số hấp phụ Freundlich. Nếu C = 1 đơn vị thì a = KF tức là KF
chính là dung lƣợng hấp phụ tại C = 1, vậy nó là đại lƣợng có thể dùng để đặc
trƣng cho khả năng hấp phụ của hệ, giá trị KF lớn đồng nghĩa với hệ có khả năng
hấp phụ cao [36].
i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

1/ n (n > 1) là bậc mũ của C luôn nhỏ hơn 1, nó đặc trƣng định tính cho bản chất
lực tƣơng tác của hệ, nếu 1/n nhỏ (n lớn) thì hấp phụ thiên về dạng hóa học và
ngƣợc lại nếu 1/n lớn (n nhỏ) thì bản chất lực hấp phụ thiên về dạng vật lý, lực
hấp phụ yếu [36].
i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

Hình 1.4. Đường đẳng nhiệt hấp
phụ Freundlich

Hình 1.5. Đồ thị để tìm các hằng số
trong phương trình Freundlich

11


Với hệ hấp phụ lỏng – rắn, n có giá trị nằm trong khoảng 1÷ 10 thể hiện sự
thuận lợi của mô hình. Nhƣ vậy n cũng là một trong các giá trị đánh giá đƣợc sự
phù hợp của mô hình với thực nghiệm [36].
Vì 1/n luôn nhỏ hơn 1 nên đƣờng biển diễn của phƣơng trình (1.5) là 1

nhánh của đƣờng parabol và đƣợc gọi là đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt
Freundlich (hình 1.5) [36].
Để i xác i định i hằng i số i trong i phƣơng i trình i Freundlich i ngƣời i ta i sử i dụng
i phƣơng i pháp i đồ i thị i (hình i 1.4). i Phƣơng i trình i Freundlich i có i thể i viết i dƣới
i dạng:
lg iq i= ilg iKF i+ i1/n ilg iC(1.7)
Nhƣ ivậy ilg iq itỉ ilệ ibậc inhất ivới ilg iC. iĐƣờng ibiểu idiễn itrên ihệ itọa iđộ i
lg iq i– ilg iC isẽ icắt itrục itung itại iN
Ta icó:
i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

ON = lg K F ; tgγ = 1/n
Mô hình hấp phụ Langmuir và Freundlich đƣợc ứng dụng nhiều trong
nghiên cứu mô hình hấp phụ đối với hệ rắn – lỏng, đặc biệt trong các nghiên cứu
hấp phụ chống ô nhiễm môi trƣờng [36].
i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

12

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i


CHƢƠNG 2
THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Thực nghiệm
2.1.1. Máy móc và thiết bị
Máy ikhuấy itừ igia inhiệt ivới i4 ivị itrí iđiều ikhiển iVelp iAM4 i(Ý).
Máy iphổ iFTIR iAffinity i- i1S, iShimadzu i(Nhật iBản) itại iKhoa iHoá ihọc,
iĐại ihọc iKhoa ihọc itự inhiên i- iĐHQG iHà iNội. i
Kính ihiển ivi iđiện itử iquét iphân igiải icao iHitachi i- iS4800 i(Nhật iBản) itại
iViện iKhoa ihọc ivật iliệu i- iViện iHàn ilâm iKH ivà iCN iViệt iNam. i
Máy isắc ikí ikhí ikhối iphổ i- iGCMS, ihãng iShimadzu i(Nhật iBản) itại iViện
iCông inghệ imôi itrƣờng i- iViện iHàn ilâm iKH ivà iCN iViệt iNam. i
Tủ isấy, imáy inghiền imẫu irắn, imáy ihút ichân ikhông ivà imột isố ithiết ibị icần
ithiết ikhác
2.1.2. Dụng cụ và hóa chất
Dụng cụ:
Bình itam igiác, ipipet, ichậu ithủy itinh, ihộp inhựa, icông itơ ihút, icốc ithủy
itinh, phễu brucner, giấy đo pH, pipet, ống đong, giá sắt, găng tay, mặt nạ
phòng độc, áo bảo hộ lao động, ...
Hóa chất:
Mụn dừa, aninline, dung dịch acid HCl 5% và HCl 1M, dung dịch
H2SO4 1M, ammonium persulfate (APS), acetol, nƣớc cất,...
2.1.3 Tiến hành thí nghiệm
2.1.3.1. Tổng hợp và chế tạo các vật liệu hấp thu

Mẫu mụn dừa
Trộn mụn dừa đã đƣợc sấy khô và nghiền nhỏ, mịn với 300 ml acid
HCl (5%) trong 1h. Sau đó đem lọc lại 2 lần, ngâm trong nƣớc cất ở nhiệt độ
50 – 60°C trong khoảng 1 giờ. Tiếp đó, đem lọc rửa với pH trung tính. Đem
sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ khoảng 80°C trong khoảng 20h rồi nghiền nhỏ
cân bảo quản trong hộp nhựa kín.

Tổng ihợp ipolyaniline, ikí ihiệu iPANi i

Bước i1: iCho idung idịch i200 iml iacid iHCl i1M ivào ibình itam igiác ikhuấy
iđều ibằng imáy ikhuấy itừ ivà iđặt itrong ichậu inƣớc iđá. iSau iđó, icho itừ itừ itừng
igiọt i4,9 iml i(≈5 igam) iANi ivào idung idịch iacid iHCl ikhuấy iđều icho itan ihết
iANi iđến idung idịch iđồng inhất.
Bước i2: iCho itừ itừ idung idịch iAmmonium ipersulfate i(12,54 igam i+ i31
iml inƣớc icất) ikhuấy iđều icho iđồng inhất. iPhản iứng itrùng ihợp iđƣợc itiến ihành
itrong ithời igian i3 igiờ.
Bước i3: iKết ithúc iphản iứng ilọc itách ivà irửa iPANi ibằng inƣớc icất inhiều
ilần iđến ikhi iđạt ipH itrung itính. iSau iđó, irửa ibằng idung idịch iacetol iđể iloại ibỏ
ihết iANi idƣ.

13


Cuối icùng, isấy ikhô iPANi iở inhiệt iđộ i70 ioC itrong itủ isấy. iCân, itính ihiệu isuất
icủa iquá itrình itổng ihợp ivà ibảo iquản iPANi itrong ilọ inhựa iđậy ikín.

Tổng hợp PANi- mụn dừa theo tỉ lệ khác nhau
Tổng hợp PANi – mụn dừa theo tỉ lệ ANi/MD = 1/1 ( Kí hiệu PANi/MD11)
Bước i1: iCho idung idịch i200 iml iacid iH2SO4 i1M icho ivào icốc ithủy itinh
o
o
i500 iml, ikhuấy iđều, iđặt itrong ichậu inƣớc iđá i(0 C- i5 C). i
Bước i2: iCho itiếp i5 iml idung idịch iANi, ikhuấy iđều itới ikhi itan ihết iANi.
iCho itừ itừ i5 igam imụn idừa ivào, ikhuấy iđều itrong i15 iphút.
Bước i3: iTiếp itục icho i(12,5 igam iAPS ivà i31 iml inƣớc icất) ivào icốc ithủy
itinh ikhuấy iđều iliên itục itrong ivòng i3 igiờ.
Kết ithúc iphản iứng, ilọc ivà irửa isản iphẩm ibằng inƣớc icất icho itới ikhi ipH
itrung itính.
Pha i20 iml idung idịch iacetol i+ i300 iml inƣớc icất, irửa isản iphẩm iPANi iđể iloại

ibỏ ihết iANi idƣ.
Cuối icùng, isấy ikhô isản iphẩm iở inhiệt iđộ i70 oC i- i80 oC. iCân, ithu ibảo iquản
itrong ilọ idựng imẫu. iDán inhãn iphân ibiệt.
Làm itƣơng itự ivới inhững imẫu iPANi/MD itheo itỉ ilệ ikhối ilƣợng ikhác inhau
icủa iPANi/MD ilà i1/2 ivà i2/1 itheo iquy itrình inhƣ itrên. iKí ihiệu ilà iPANi/MD12
ivà iPANi/MD21.
2.1.3.2. Sử dụng VLHP PANi/mụn dừa hấp thu thuốc BVTV
 Ảnh hưởng của bản chất của vật liệu
Bước i1: iCho i5 imẫu ivật iliệu ihấp iphụ ilà imụn idừa, iPANi/MD, iPANi/MD11,
iPANi/MD12, iPANi/MD21, imỗi imẫu i0,1 igam.
Bước i2: iCho ivà i5 ibình itam igiác i100 iml imỗi ibình i20 iml idung idịch ichuẩn
iPOP icó iC0o,p’-DDD i= i15,6834 img/L, iC0p,p’-DDD = i10,074 img/L iđặt ilên imáy
ikhuấy itừ ivà ikhuấy itrong ikhoảng ithời igian i10 iphút, isau iđó ithêm ivào imỗi ibình
ilần ilƣợt i0,1 igam icác ivật iliệu ihấp iphụ iở itrên itheo ithứ itự ilà imụn idừa,
iPANi/MD, iPANi/MD11, iPANi/MD12, iPANi/MD21.
Bước i3: iDùng itấm inilong ivà igiấy ibạc ibịt ikín imiệng icác ibình itam igiác ilại
ivà iđặt ilên imáy ikhuấy itừ. iTiến ihành ikhuấy itừ itrong ikhoảng ithời igian ilà i3 igiờ.
Sau ikhi ikết ithúc ithí inghiệm, iđể ilắng, itách iriêng iphần ichất irắn ivà idung
idịch, isau iđó ilấy i1 iml iphần idung idịch iđã ihấp iphụ imang iđi iphân itích ihàm
ilƣợng iDDD icòn ilại ichƣa ibị ihấp iphụ ibằng phƣơng pháp GCMS.
i

i

i

i

i

 Ảnh hưởng của thời gian
Bước i1: iCân i5 imẫu i0,1 igam ivật iliệu iPANi/MD11
Bước i2: iCho ivào i5 ibình itam igiác i100 iml imỗi ibình i25 iml idung idịch ichuẩn
iPOP icó iC0o,p’-DDD i= i14,1957 img/L, iC0p,p’-DDD i= i9,1183 img/L. iĐặt ilên imáy
ikhuấy itừ ivà ikhuấy itrong ikhoảng ithời igian i10 iphút. iSau iđó ithêm ivào imỗi ibình
ilần ilƣợt i0,1 igam ivật iliệu igốc iPANi/MD.
Bước i3: iDùng inilong ivà igiấy ibạc ibịt ikín imiệng icác ibình itam igiác ilại

14


và iđặt ilên imáy ikhuấy itừ. iTiến ihành ikhuấy itừ itrong ikhoảng ithời igian ikhác
inhau iđối ivới imỗi ibình.
Sau icác ikhoảng ithời igian ithí inghiệm ilần ilƣợt ilà i5 iphút, i10 iphút, i20 iphút,
i40 iphút, i80 iphút, itrích ilấy i1 iml imẫu idung idịch ira ivà ilọc inhanh iqua igiấy ilọc
iđể iphân itích inồng iđộ icòn ilại itrong icác imẫu iđã ixử ilý ihấp ithu.
 Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu
Bước i1: iCân i4 imẫu ivật iliệu ihấp iphụ igốc iPANi/MD icó ikhối ilƣợng ilần ilƣợt
ilà imẫu iM1= i0,07 igam, iM2 i= i0,14 igam, iM3 i= i0,28 igam, iM4 i= i0,35 igam
Bước i2: iCho ivà i4 ibình itam igiác i100 iml imỗi ibình i20 iml idung idịch ichuẩn
iPOP icó iC0o,p’-DDD i= i14,87762mg/L, iC0p,p’-DDD i= i9,556368 img/L iđặt ilên imáy
ikhuấy itừ ivà ikhuấy itrong ikhoảng ithời igian i10 iphút. iThêm ivào i4 ibình imỗi
ibình ilần ilƣợt icác imẫu iVLHP itừ imẫu iM1= i0,07 igam, iM2 i= i0,14 igam, iM3 i=
i0,28 igam, iM4 i= i0,35 igam.
Bước i3: iDùng itấm inilong ivà igiấy ibạc ibịt ikín imiệng icác ibình itam igiác ilại
ivà iđặt ilên imáy ikhuấy itừ. iTiến ihành ikhuấy itừ itrong i3 igiờ icố iđịnh, iở inhiệt iđộ
iphòng.
Sau ikhi ikết ithúc ithí inghiệm, iđể ilắng, itách iriêng iphần ichất irắn ivà idung
idịch, isau iđó ilấy i1 iml iphần idung idịch iđã ihấp iphụ imang iđi iphân itích ihàm
ilƣợng iDDD icòn ilại ichƣa ibị ihấp iphụ ibằng iphƣơng ipháp iGCMS..

 Ảnh hưởng của nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu
Bước i1: iPha i5 imẫu idung idịch icó ichứa iDDD icó inồng iđộ iban iđầu ikhác
inhau ilần ilƣợt ilà iC01o,p’-DDD i= i3,8334 img/L, iC01p,p’-DDD i= i2,4623 img/L, iC02o,p’DDD i= i7,6669 img/L, iC02p,p’-DDD i= i4,9247 img/L, iC03o,p’-DDD i= i11,5003 img/L,
iC03p,p’-DDD i= i7,3870 img/L, iC04o,p’-DDD = i15,3338 img/L, iC04p,p’-DDD i= i9,8494
img/L, iC05o,p’-DDD i= i19,1673 img/L, iC05p,p’-DDD i= i12,3117 img/L.
Bước i2: iCho ivào i5 ibình itam igiác i100 iml imỗi ibình i20 iml idung idịch icó
inồng iđộ iđã ipha ilần ilƣợt ilà iC01o,p’-DDD i= i3,8334 img/L, iC01p,p’-DDD i= i2,4623
img/L, iC02o,p’-DDD i= i7,6669 img/L, iC02p,p’-DDD i= i4,9247 img/L, iC03o,p’-DDD i=
i11,5003 img/L, iC03p,p’-DDD= i7,3870 img/L, iC04o,p’-DDD = i15,3338 img/L, iC04p,p’DDD i= i9,8494 img/L, iC05o,p’-DDD i= i19,1673 img/L, iC05p,p’-DDD i= i12,3117 img/L.
iSau iđó ithêm ilần ilƣợt ivào imỗi ibình i0,1 igam iVLHP iPANi/MD. i
Bước i3: iDùng itấm inilong ivà igiấy ibạc ibịt ikín imiệng icác ibình itam igiác ilại
ivà iđặt ilên imáy ikhuấy itừ. iTiến ihành ikhuấy itừ itrong i4 igiờ icố iđịnh, iở inhiệt iđộ
iphòng.
Kết ithúc ithí inghiệm, iđể ilắng, itách iriêng iphần ichất irắn ivà idung idịch, isau
iđó ilấy i1 iml iphần idung idịch iđã ihấp iphụ imang iđi iphân itích ihàm ilƣợng iDDD
icòn ilại ichƣa ibị ihấp iphụ ibằng iphƣơng ipháp iGCMS.
Sau ikhi ithực ihiện icác ithí inghiệm ihấp ithu ibằng icác ivật iliệu iở itrên, imang
idung idịch iđƣợc ihấp ithu iđi iphân itích bằng phƣơng pháp sắc kí khí ghép khối
phổ - GCMS và thu đƣợc kết quả nồng độ POP còn lại trong dung dịch.
i

i

i

15