Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh (Luận văn thạc sĩ)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.19 MB, 98 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
–––––––––––––––––––––
PHẠM THỊ HỒNG NGUYỆT
NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ HẤP PHỤ POLYME
MANG ĐIỆN ÂM TRÊN ĐÁ ONG TỰ NHIÊN VÀ
ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ KHÁNG SINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
THÁI NGUYÊN - 2020
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
–––––––––––––––––––––
PHẠM THỊ HỒNG NGUYỆT
NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ HẤP PHỤ POLYME
MANG ĐIỆN ÂM TRÊN ĐÁ ONG TỰ NHIÊN VÀ
ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ KHÁNG SINH
Ngành: Hóa Phân Tích
Mã ngành: 8.44.01.18
LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Ngô Thị Mai Việt
THÁI NGUYÊN - 2020
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Đề tài: "Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm
trên đá ong tự nhiên và ứng dụng để xử lý kháng sinh" là do bản thân tôi thực hiện.
Các số liệu, kết quả trong đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật tôi xin chịu trách
nhiệm.
Thái Nguyên, tháng 09 năm 2020
Tác giả
Phạm Thị Hồng Nguyệt
Xác nhận
Xác nhận
của Khoa chuyên môn
của giáo viên hƣớng dẫn
PGS.TS. Ngô Thị Mai Việt
ii
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ, chuyên ngành Hóa
Phân tích tại Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên, em đã
nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ của các thầy cô giáo, bạn bè và gia đình.
Trước tiên, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS. Ngô Thị Mai
Việt, cơ đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm q báu để em có
thể hồn thành luận văn này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy giáo, cơ giáo Khoa Hóa học,
các thầy cô trong Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã
giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn và khả năng nghiên cứu
của bản thân còn hạn chế nên kết quả nghiên cứu của em có thể cịn thiếu sót. Em rất
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo và các bạn để luận văn
của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 09 năm 2020
Tác giả
Phạm Thị Hồng Nguyệt
iii
MỤC LỤC
Trang bìa phụ.................................................................................................................................. i
Lời cam đoan................................................................................................................................. ii
Lời cảm ơn.................................................................................................................................... iii
Mục lục ......................................................................................................................................... iv
Danh mục kí hiệu viết tắt........................................................................................................... viii
Danh mục bảng ........................................................................................................................... iix
Danh mục hình ............................................................................................................................. xi
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................................... 1
NỘI DUNG .................................................................................................................................. 3
Chƣơng 1. TỔNG QUAN.......................................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu về polyme mang điện âm .................................................................................... 3
1.2. Giới thiệu về kháng sinh........................................................................................................ 4
1.2.1. Khái quát về kháng sinh ..................................................................................................... 4
1.2.2. Phân loại kháng sinh........................................................................................................... 4
1.2.2.1. Phân loại theo phương thức tác dụng ............................................................................. 4
1.2.2.2. Phân loại theo phổ tác dụng ............................................................................................ 5
1.2.2.3. Phân loại theo cấu trúc hóa học ...................................................................................... 5
1.3. Giới thiệu về kháng sinh tetracycline ................................................................................... 6
1.3.1. Cấu trúc ............................................................................................................................... 6
1.3.2. Tính chất.............................................................................................................................. 8
1.3.3. Kháng sinh tetracycline ...................................................................................................... 9
1.4. Giới thiệu về đá ong............................................................................................................. 10
1.5. Tổng quan tình hình nghiên cứu ......................................................................................... 11
Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM.................................................................................................. 16
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị máy móc .............................................................................. 16
2.1.1. Hóa chất............................................................................................................................. 16
2.1.2. Dụng cụ ............................................................................................................................. 17
2.1.3. Thiết bị máy móc .............................................................................................................. 17
2.2. Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên........................ 17
iv
2.2.1. Điều kiện xác định polystyrene sulfonate (PSS) bằng phương pháp UV-Vis ............. 17
2.2.1.1. Lựa chọn bước sóng ...................................................................................................... 17
2.2.1.2. Xây dựng đường chuẩn xác định PSS bằng phương pháp UV – Vis........................ 17
2.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ PSS của ĐOTN ...................... 18
2.2.2.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH ..................................................................................... 18
2.2.2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của lực ion .............................................................................. 18
2.2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch PSS ................. 19
2.2.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc .................................................................. 19
2.2.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu .......................................................................... 20
2.2.3. Xác định một số đặc trưng hóa lý của ĐOTN và ĐOBT để đề xuất cơ chế hấp phụ
PSS trên ĐOTN .......................................................................................................................... 21
2.2.3.1. Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) .................................................... 21
2.2.3.2. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET)............................................................ 21
2.2.3.3. Phương pháp quang phổ hồng ngoại FT-IR ................................................................ 21
2.2.3.4. Phương pháp đo điện thế zeta ....................................................................................... 21
2.3. Khảo sát khả năng hấp phụ TC của ĐOTN và ĐOBT ..................................................... 22
2.3.1. Điều kiện xác định TC bằng phương pháp UV-Vis....................................................... 22
2.3.1.1. Lựa chọn bước sóng ...................................................................................................... 22
2.3.1.2. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ TC ............................................................ 22
2.3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ TC của ĐOTN và ĐOBT ...... 22
2.3.2.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH ..................................................................................... 22
2.3.2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của lực ion .............................................................................. 23
2.3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch TC................... 23
2.3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc .................................................................. 24
2.3.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu .......................................................................... 24
2.3.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ................................................................................. 25
2.3.2.7. Khảo sát ảnh hưởng của ion lạ...................................................................................... 26
2.4. Khảo sát sự tương tác giữa TC và PSS .............................................................................. 26
2.5. Động học quá trình hấp phụ TC trên ĐOBT ..................................................................... 27
2.6. Tái sử dụng vật liệu đá ong biến tính bằng PSS ................................................................ 28
2.6.1. Hấp phụ TC trên ĐOBT................................................................................................... 28
v
2.6.2. Tái sử dụng vật liệu lần thứ nhất...................................................................................... 28
2.6.3. Tái sử dụng vật liệu lần thứ hai........................................................................................ 28
2.6.4. Tái sử dụng vật liệu lần thứ ba ......................................................................................... 29
2.6.5. Tái sử dụng vật liệu lần thứ tư ......................................................................................... 29
2.7. Xác định một số đặc trưng hóa lý của ĐOBT sau khi hấp phụ TC.................................. 29
2.8. Xử lý mẫu nước thải ............................................................................................................ 29
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................................... 30
3.1. Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên........................ 30
3.1.1. Điều kiện xác định PSS bằng phương pháp UV-Vis ..................................................... 30
3.1.1.1. Lựa chọn bước sóng ...................................................................................................... 30
3.1.1.2. Xây dựng đường chuẩn xác định PSS bằng phương pháp UV – Vis........................ 30
3.1.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ PSS của ĐOTN ..................... 32
3.1.2.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH ..................................................................................... 32
3.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của lực ion ................................................................................... 34
3.1.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch PSS ................. 36
3.1.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc .................................................................. 38
3.1.2.4. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ PSS ................................................................... 40
3.2. Đánh giá cơ chế hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên........................................................... 44
3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ TC trên ĐOBT....................................................................... 48
3.3.1. Điều kiện xác định TC bằng phương pháp UV-Vis....................................................... 48
3.3.1.1. Lựa chọn bước sóng ...................................................................................................... 48
3.3.1.2. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ TC............................................................ 48
3.3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ TC của ĐOTN và ĐOBT ...... 50
3.3.2.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH ..................................................................................... 50
3.3.2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của lực ion .............................................................................. 52
3.3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch TC................... 54
3.3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc .................................................................. 56
3.3.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu .......................................................................... 58
3.3.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ................................................................................. 63
3.3.2.7. Khảo sát ảnh hưởng của ion lạ...................................................................................... 65
3.4. Khảo sát sự tương tác giữa TC và PSS .............................................................................. 70
vi
3.5. Động học quá trình hấp phụ TC trên ĐOBT ..................................................................... 71
3.6. Tái sử dụng vật liệu đá ong biến tính bằng PSS ................................................................ 75
3.7. Xác định một số đặc trưng hóa lý của ĐOBT sau khi hấp phụ TC.................................. 76
3.8. Xử lý mẫu nước thải ............................................................................................................ 78
KẾT LUẬN................................................................................................................................ 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 81
vii
DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
Tên tiếng việt
Tên tiếng Anh
Viết tắt
Đá ong biến tính
Surfactant Modified Laterite
ĐOBT
Đá ong tự nhiên
Raw Laterite
ĐOTN
Đo diện tích bề mặt riêng
Brunauer – Emmett – Teller
BET
Độ lệch chuẩn
Standard Deviation
SD
Giới hạn định lượng
Limit Of Quantity
LOQ
Giới hạn phát hiện
Limit Of Detection
LOD
Kính hiển vi điện tử quét
Scanning Electron Microscope
SEM
Natri polystyren sunfonat
Sodium Polystyrene Sulfonate
PSS
Quang phổ hấp thụ phân tử
Ultra Violet – Visible
UV-Vis
Quang phổ hồng ngoại biến
Fourier Transform - Infrared
đổi Fourier
Spectroscopy
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
FT-IR
High Performance Liquid
Chromatogram
HPLC
Tetracyclin
Tetracycline
TC
Vật liệu hấp phụ
Material for Adsorption
VLHP
viii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Nhóm thế của các tetracycline .................................................................................... 7
Bảng 1.2. Thành phần khoáng vật kết tinh trong đá ong tự nhiên........................................... 10
Bảng 2.1. Các hóa chất cần dùng trong thực nghiệm ............................................................... 16
Bảng 3.1. Độ hấp thụ quang của dung dịch PSS ở các nồng độ khác nhau tại bước sóng
224,4 nm ...................................................................................................................................... 31
Bảng 3.2. Độ hấp thụ quang của dung dịch PSS ở các nồng độ khác nhau tại bước sóng
261,4 nm ...................................................................................................................................... 32
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ PSS trên ĐOTN.................................... 33
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của lực ion tới khả năng hấp phụ PSS trên ĐOTN ............................. 35
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch PSS tới khả năng hấp
phụ PSS trên ĐOTN ................................................................................................................... 37
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc tới khả năng hấp phụ PSS trên ĐOTN ............ 39
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ PSS tới dung lượng hấp phụ PSS trên ĐOTN trong môi
trường NaCl 1 mM ..................................................................................................................... 41
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ PSS tới dung lượng hấp phụ PSS trên ĐOTN trong môi
trường NaCl 10 mM ................................................................................................................... 42
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ PSS tới dung lượng hấp phụ PSS trên ĐOTN trong môi
trường NaCl 50 mM ................................................................................................................... 43
Bảng 3.10. Các thông số phù hợp cho quá trình hấp phụ PSS lên đá ong .............................. 47
Bảng 3.11. Độ hấp thụ quang của dung dịch TC ở các nồng độ khác nhau tại bước sóng
277,4 nm ...................................................................................................................................... 49
Bảng 3.12. Độ hấp thụ quang của dung dịch TC ở các nồng độ khác nhau tại bước sóng
356,4 nm ...................................................................................................................................... 49
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ TC ...................................................... 51
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của lực ion đến khả năng hấp phụ TC................................................ 53
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch TC đến khả năng hấp
phụ TC ......................................................................................................................................... 55
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ TC .............................. 57
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của nồng độ TC tới dung lượng hấp phụ TC trên VLHP trong môi
trường NaCl 1 mM ..................................................................................................................... 59
ix
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của nồng độ TC tới dung lượng hấp phụ TC trên VLHP trong môi
trường NaCl 10 mM ................................................................................................................... 60
Bảng 3.19. Ảnh hưởng của nồng độ TC tới dung lượng hấp phụ TC trên VLHP trong môi
trường NaCl 50 mM ................................................................................................................... 61
Bảng 3.20. Các thông số hấp phụ theo mơ hình Langmuir và mơ hình Frennlich................. 63
Bảng 3.21. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng hấp phụ TC của VLHP ............................ 64
Bảng 3.22. Ảnh hưởng của Al3+ tới khả năng hấp phụ TC ...................................................... 66
Bảng 3.23. Ảnh hưởng của Cu2+ tới khả năng hấp phụ TC ..................................................... 67
Bảng 3.24. Ảnh hưởng của Zn2+ tới khả năng hấp phụ TC ..................................................... 68
Bảng 3.25. Sự ảnh hưởng tương tác của TC và PSS ................................................................ 70
Bảng 3.26. Số liệu khảo sát động học hấp phụ TC (“-”: không xác định) .............................. 72
Bảng 3.27. Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với TC ............................................ 74
Bảng 3.28. Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với TC ............................................ 74
Bảng 3.29. Kết quả khảo sát khả năng tái sử dụng vật liệu...................................................... 75
x
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cơng thức cấu tạo của PSS .......................................................................................... 3
Hình 1.2. Cơng thức cấu tạo các kháng sinh tetracycline........................................................... 6
Hình 1.3. Cơng thức cấu tạo của tetracyclin ............................................................................... 9
Hình 3.1. Phổ hấp thụ PSS trong khoảng bước sóng 200 - 400 nm ........................................ 30
Hình 3.2. Đường chuẩn xác định PSS bằng phương pháp UV - Vis tại bước sóng 224,4 nm
...................................................................................................................................................... 31
Hình 3.3. Đường chuẩn xác định PSS bằng phương pháp UV - Vis
tại bước
sóng 261,4 nm ............................................................................................................................. 32
Hình 3.4. Sự ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ PSS trên ĐOTN ................................ 34
Hình 3.5. Sự ảnh hưởng của lực ion tới khả năng hấp phụ PSS trên ĐOTN......................... 36
Hình 3.6. Sự ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch PSS tới khả năng hấp
phụ PSS trên ĐOTN ................................................................................................................... 38
Hình 3.7. Sự ảnh hưởng của thời gian tới khả năng hấp phụ PSS trên ĐOTN ...................... 40
Hình 3.8. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir....................................................................... 44
Hình 3.9. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb ................................................................................. 44
Hình 3.10. Ảnh SEM của ĐOTN .............................................................................................. 45
Hình 3.11. Ảnh SEM của ĐOBT .............................................................................................. 45
Hình 3.12. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ N2 trên bề mặt ĐOTN...................... 45
Hình 3.13. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ N2 trên bề mặt ĐOBT...................... 45
Hình 3.14. Quang phổ hồng ngoại của ĐOTN ......................................................................... 46
Hình 3.15. Quang phổ hồng ngoại của ĐOBT ......................................................................... 46
Hình 3.16. Thế ζ của ĐOTN ...................................................................................................... 47
Hình 3.17. Thế ζ của ĐOBT ...................................................................................................... 47
Hình 3.18. Phổ UV – Vis của TC trong khoảng bước sóng 200 - 400 nm ............................. 48
Hình 3.19. Đường chuẩn xác định TC bằng phương pháp UV-Vis........................................ 50
tại bước sóng 277,4 nm và 356,4 nm......................................................................................... 50
Hình 3.20. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ TC của ĐOTN ................................... 52
Hình 3.21. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ TC của ĐOBT ................................... 52
Hình 3.22. Ảnh hưởng của lực ion đến khả năng hấp phụ TC của ĐOTN ............................ 54
Hình 3.23. Ảnh hưởng của lực ion đến khả năng hấp phụ TC của ĐOBT............................. 54
xi
Hình 3.24. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch TC đến khả năng hấp
phụ TC của ĐOTN ..................................................................................................................... 56
Hình 3.25. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng VLHP/ thể tích dung dịch TC đến khả năng hấp
phụ TC của ĐOBT...................................................................................................................... 56
Hình 3.26. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ TC của ĐOTN ......................... 58
Hình 3.27. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ TC của ĐOBT ......................... 58
Hình 3.28. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir trên ĐOTN ................................................ 62
Hình 3.29. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir trên ĐOBT ................................................ 62
Hình 3.30. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của TC trên ĐOTN ............................................. 62
Hình 3.31. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của TC trên ĐOBT ............................................. 62
Hình 3.32. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich của ĐOTN ............................................... 62
Hình 3.33. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich của ĐOBT................................................ 62
Hình 3.34. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng hấp phụ TC của ĐOTN ............................ 65
Hình 3.35. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng hấp phụ TC của ĐOBT ............................ 65
Hình 3.36. Ảnh hưởng của ion lạ tới khả năng hấp phụ TC của ĐOTN ................................ 69
Hình 3.37. Ảnh hưởng của ion lạ tới khả năng hấp phụ TC của ĐOBT................................. 69
Hình 3.38. Sự dịch chuyển bước sóng của TC khi có mặt ion kim loại.................................. 69
Hình 3.39. Sự ảnh hưởng tương tác của TC và PSS ................................................................ 71
Hình 3.40. Đồ thị biểu diễn phương trình động học bậc 1 đối với TC hấp phụ trên ĐOTN. 73
Hình 3.41. Đồ thị biểu diễn phương trình động học bậc 1 đối với TC hấp phụ trên ĐOBT . 73
Hình 3.42. Đồ thị biểu diễn phương trình động học bậc 2 đối với TC hấp phụ trên ĐOTN. 73
Hình 3.43. Đồ thị biểu diễn phương trình động học bậc 2 đối với TC hấp phụ trên ĐOBT . 73
Hình 3.44. Khả năng tái sử dụng của vật liệu ĐOBT............................................................... 75
Hình 3.45. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ N2 trên bề mặt ĐOBT sau khi hấp
phụ TC ......................................................................................................................................... 76
Hình 3.46. Phổ hồng ngoại của ĐOBT sau khi hấp phụ TC ................................................... 76
Hình 3.47. Thế ζ của ĐOBT sau khi hấp phụ TC..................................................................... 77
Hình 3.48. Khảo sát xử lý kháng sinh trong nước nuôi cá sử dụng vật liệu ĐOBT............... 78
xii
MỞ ĐẦU
Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng đối với đời sống sản xuất và sinh
hoạt của con người. Hiện nay với sự phát triển của nền công nghiệp, y học, q trình
đơ thị hóa và bùng nổ dân số đã làm cho nguồn nước tự nhiên ngày càng bị ô nhiễm
nặng nề. Đặc biệt, cùng với sự phát triển của nền y học hiện đại, số lượng các loại
thuốc kháng sinh được đưa ra thị trường ngày càng nhiều. Các loại thuốc kháng sinh
có vai trị to lớn trong việc điều trị các bệnh do vi khuẩn gây ra ở người và động vật.
Tuy nhiên, bên cạnh ý nghĩa tích cực đó thì các loại kháng sinh cũng gây ra những tác
động tiêu cực đến môi trường sinh thái. Những chất kháng sinh này xâm nhập vào
môi trường qua đường chất thải sinh hoạt của con người, động vật, do quá trình lạm
dụng kháng sinh trong chăn nuôi, cũng như chất thải công nghiệp từ các nhà máy sản
xuất thuốc và bệnh viện. Khi kháng sinh được giải phóng vào nước, trải qua q trình
tiếp xúc lâu dài đã tạo ra sự kháng thuốc của vi khuẩn đối với kháng sinh, điều này
gây ra mối đe dọa tiềm tàng đối với sức khỏe của con người và động vật. Vì vậy, để
cải thiện chất lượng nước và đảm bảo sức khỏe của con người, cần phải loại bỏ kháng
sinh ra khỏi các nguồn nước.
Trên thực tế đã có nhiều phương pháp được áp dụng để loại bỏ kháng sinh ra
khỏi nguồn nước. Trong đó, phương pháp hấp phụ là một trong những phương pháp
có nhiều ưu điểm như vật liệu sử dụng làm chất hấp phụ tương đối phong phú, chi phí
thấp, hiệu quả cao, thân thiện với mơi trường.
Đá ong là nguồn khống liệu rất phổ biến ở Việt Nam và có đặc tính hấp phụ.
Cho đến nay, việc nghiên cứu khả năng hấp phụ các chất kháng sinh của đá ong biến
tính bằng polime hầu như chưa được đề cập. Trên cơ sở đó chúng tôi chọn đề tài:
“Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm trên đá ong tự nhiên và ứng
dụng để xử lý kháng sinh”
Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu các nội dung sau:
1. Nghiên cứu cơ chế hấp phụ polyme mang điện âm (polystyrene sulfonate)
trên đá ong tự nhiên. Cụ thể:
- Nghiên cứu điều kiện tối ưu để biến tính đá ong tự nhiên bằng cách hấp phụ
polystyrene sulfonate.
1
- Nghiên cứu một số đặc trưng của vật liệu đá ong biến tính bằng polystyrene
sulfonate.
- Đề xuất cơ chế hấp phụ polystyrene sulfonate trên đá ong tự nhiên.
2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ kháng sinh tetracycline của vật liệu đá ong
biến tính (có so sánh với đá ong tự nhiên).
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ tetracycline của các
vật liệu.
- Nghiên cứu sự tương tác giữa tetracycline và polystyrene sulfonate.
- Nghiên cứu động học hấp phụ tetracycline trên đá ong biến tính.
- Nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu.
- Bước đầu thăm dị xử lý mơi trường.
2
NỘI DUNG
Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về polyme mang điện âm
Polyme mang điện tích là hợp chất mang cả tính chất của một polyme (khối
lượng phân tử lớn) và cả tính chất của chất điện li (phân li trong nước). Polyme mang
điện có các monome chứa các nhóm chức mang điện. Dung dịch của các polyme mang
điện tích có tính dẫn điện; đồng thời dung dịch của chúng thường có độ nhớt cao giống
như các polyme.
Polyme mang điện tích thường được chia thành hai loại là polyme mang điện âm
và polyme mang điện dương. Điện tích của polyme ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp
phụ polyme lên bề mặt vật liệu rắn. Sự hấp phụ diễn ra phức tạp hơn khi bề mặt rắn
cũng mang điện. Lực tương tác ảnh hưởng đến sự hấp phụ polyme mang điện mạnh
lên bề mặt có điện tích là lực hút tĩnh điện hoặc kết hợp lực hút tĩnh điện và các lực
tương tác khơng tĩnh điện. Do tính chất hấp phụ đặc biệt của polyme mang điện trên
bề mặt vật liệu rắn, nhiều polyme đã được sử dụng để biến tính bề mặt vật liệu nhằm
nâng cao hiệu quả xử lý chất gây ô nhiễm môi trường.
Polystyrene sulfonate (PSS) là một polyme mang điện âm, nguồn gốc
từ polystyrene và được bổ sung các nhóm chức sulfonate. Polyme PSS có khối lượng
riêng 0,801 g/mL (25oC), khối lượng phân tử trung bình M = 1000 kg/mol. Công thức
phân tử: (C8H7NaO3S)n. Công thức cấu tạo của PSS được trình bày trong hình 1.1.
Hình 1.1. Cơng thức cấu tạo của PSS
PSS thường được sử dụng như các polyme trao đổi ion, chất keo tụ, được ứng
dụng trong lĩnh vực y tế, làm sạch nước, xử lý nước thải. PSS là một polyme bền, sự
phân li các monome và cấu trúc của nó khơng phụ thuộc vào pH và nồng độ NaCl
3
trong dung dịch. Vì PSS là một polyme mang điện tích âm, do vậy chúng tơi sử dụng
PSS làm tác nhân biến tính đá ong tự nhiên thành chất hấp phụ các kháng sinh tồn tại
ở dạng cation [29].
1.2. Giới thiệu về kháng sinh
1.2.1. Khái quát về kháng sinh
Kháng sinh là những chất tạo thành do chuyển hóa sinh học, có tác dụng ngăn
cản sự tồn tại hoặc phát triển của vi khuẩn ở nồng độ thấp, được sản xuất bằng sinh
tổng hợp hoặc tổng hợp theo mẫu các kháng sinh tự nhiên.
Kháng sinh là loại chất kháng khuẩn quan trọng nhất để chống lại các bệnh
nhiễm trùng do vi khuẩn và cũng được sử dụng rộng rãi trong việc điều trị và ngăn
ngừa các bệnh nhiễm trùng. Tuy nhiên, hiệu quả và khả năng tiếp cận dễ dàng với
thuốc kháng sinh đã dẫn đến việc lạm dụng kháng sinh. Ngày nay một số vi khuẩn đã
phát triển sự đề kháng của chúng với các kháng sinh gây ra hiện tượng kháng thuốc
kháng sinh. Các dữ liệu hiện có của WHO cho thấy tình trạng kháng thuốc kháng sinh
đang là một vấn đề nhức nhối ở khu vực Đông Nam Á, nơi sinh sống của một phần tư
dân số thế giới. Kết quả của báo cáo cho thấy mức độ cao của vi khuẩn đề kháng với
loại thuốc kháng khuẩn quan trọng và được sử dụng phổ biến trong khu vực. Điều đó
có nghĩa là điều trị bằng kháng sinh tiêu chuẩn khơng có tác dụng. Tiến sĩ Poonam
Khetrapal Singh, Giám đốc WHO khu vực Đông Nam Á, đã xác định kháng thuốc là
một lĩnh vực ưu tiên trong công việc của WHO tại khu vực [2], [3].
1.2.2. Phân loại kháng sinh
Thuốc kháng sinh thường được phân loại dựa trên phương thức tác dụng, phổ
hoạt động hoặc cấu trúc hóa học của chúng [2].
1.2.2.1. Phân loại theo phương thức tác dụng
Nếu xếp theo phương thức tác dụng, người ta chia kháng sinh thành 2 loại:
Kháng sinh có tác dụng kìm khuẩn (ức chế – bacteriostatic) như acid fusidic,
acid nalidixic, clindamycin và lincomycin, erythromycin, nitrofurantoin, sulfamid,
tetracyclin, trimethoprim.
4
Kháng sinh có tác dụng diệt khuẩn (bacteriocidal) như polymyxin,
aminoglycosid, cephalosporin, fosfomycin, 5 – nitroimidazol, penicilin, rifampicin,
vancomycin.
Tuy nhiên, thực tế khơng có ranh giới rõ ràng cho sự phân biệt này. Vì một số
kháng sinh kìm khuẩn ở nồng độ cao hơn lại có tác dụng diệt khuẩn. Điều này phụ
thuộc vào chủng loại và số lượng vi khuẩn, vào giai đoạn phát triển, tốc độ phát triển
của vi khuẩn, vào môi trường và nồng độ kháng sinh.
1.2.2.2. Phân loại theo phổ tác dụng
Do cơ chế đặc hiệu của từng loại kháng sinh mà mỗi nhóm chỉ tác dụng trên một
số chủng vi khuẩn nhất định. Giới hạn này gọi là phổ kháng khuẩn của kháng sinh.
- Kháng sinh phổ hẹp (kháng sinh chọn lọc): Kháng sinh chỉ tác dụng trên 1 hoặc
1 số loài vi sinh vật nhất định. Ví dụ, isoniazid chỉ tác dụng trên Mycobacterium
tuberculosis.
- Kháng sinh phổ rộng: Kháng sinh có tác dụng trên nhiều loại vi khuẩn, cả vi
khuẩn gram âm và vi khuẩn gram dương, ví dụ nhóm quinolone, macrolide, carbapenem.
1.2.2.3. Phân loại theo cấu trúc hóa học
Nhóm Beta lactam: Gồm các kháng sinh có cấu trúc hóa học chứa vịng Beta
lactam, được chia thành bốn nhóm: Penicillin, Cephalosporin, Carbapenem,
Monobactam
Nhóm aminoglycosid (amikacin, tobramycin, gentamycin): Các aminosid có
thể là sản phẩm tự nhiên phân lập từ môi trường nuôi cấy các chủng vi sinh, cũng có
thể là các kháng sinh bán tổng hợp. Các kháng sinh thuộc nhóm này bao gồm
kanamycin, gentamicin, neltimicin, tobramycin, amikacin.
Nhóm macrolid: Các macrolid có thể là sản phẩm tự nhiên phân lập từ môi
trường nuôi cấy các chủng vi sinh, cũng có thể là các kháng sinh bán tổng hợp. Các
hoạt chất thường gặp là erythromycin, clarithromycin, azithromycin.
Nhóm lincosamid: Nhóm kháng sinh này bao gồm hai thuốc là lincomycin và
clindamycin, trong đó lincomycin là kháng sinh tự nhiên, clindamycin là kháng sinh
bán tổng hợp từ lincomycin.
5
Nhóm phenicol: Nhóm kháng sinh này bao gồm hai thuốc là cloramphenicol và
thiamphenicol, trong đó cloramphenicol là kháng sinh tự nhiên, cịn thiamphenicol là
kháng sinh tổng hợp.
Nhóm cycline: Các thuốc nhóm này gồm cả các kháng sinh tự nhiên và kháng
sinh bán tổng hợp. Các thuốc thuộc nhóm bao gồm: chlortetracycline, oxytetracycline,
demeclocycline, methacycline, doxycycline, minocycline.
Nhóm peptid: Các kháng sinh thuộc nhóm này có cấu trúc hóa học là các
peptid. Dùng trong lâm sàng hiện nay có các phân nhóm: Glycopeptid (vancomycin,
teicoplanin), Polypetid (polymyxin, colistin) và Lipopeptid (daptomycin).
Nhóm Quinolon: Là kháng sinh tổng hợp hoàn toàn. Thế hệ 1 là acid nalidixic,
các thế hệ sau được gắn thêm fluor vào vòng nên có tên là fluoroquinolon.
Nhóm Co-trimoxazol: Co-trimoxazol là dạng thuốc phối hợp giữa
sulfamethoxazol với trimethoprim.
Nhóm oxazolidinon: Đây là nhóm kháng sinh tổng hợp hóa học, với đại diện là
linezolid.
Kháng sinh nhóm 5-nitro-imidazol: các thuốc nhóm này là dẫn xuất của 5nitro imidazol, có nguồn gốc tổng hợp hóa học.
1.3. Giới thiệu về kháng sinh tetracycline
1.3.1. Cấu trúc
Nhóm kháng sinh tetracycline gồm các tetracycline thiên nhiên được chiết từ
môi trường nuôi cấy streptomicin và các tetracycline bán tổng hợp xuất phát từ kháng
sinh thiên nhiên. Tất cả đều là dẫn xuất octahydronaphten.
Hình 1.2. Cơng thức cấu tạo các kháng sinh tetracycline
6
Các tetracycline khác nhau ở các nhóm thế R1, R2,…. R6.
Bảng 1.1. Nhóm thế của các tetracycline
Tên kháng sinh
Năm
R1
R2
R3
R4
R5
R6
-Cl
-CH3
-OH
-H
-NH2
-H
1948
-H
-CH3
-OH
-OH
-NH2
-H
1950
*Tetracycline (TC)
-H
-CH3
-OH
-H
-NH2
-H
1953
*Demeclocycline
-Cl
-H
-OH
-H
-NH2
-H
1957
*Demecycline
-H
-H
-OH
-H
-NH2
-H
1957
Doxycycline (DC)
-H
-CH3
-H
-OH
-NH2
-H
1958
Methacycline
-H
=CH2
-OH
-NH2
-H
1960
Minocycline
-N(CH3)2
-H
-H
-H
-NH2
-H
1964
Sancycline
-H
-H
-H
-H
-NH2
-H
1960
Amicycline
-H
-H
-H
-H
-NH2
-NH2
Terramycline
-H
-CH3
-OH
-OH
-CH3
-H
1960
Lymecycline
-H
-CH3
-OH
-H
-NHX
-H
1962
Mepicycline
-H
-CH3
-OH
-H
-NHZ
-H
1959
Rolicycline
-H
-CH3
-OH
-H
-NHY
-H
1958
*Chlortetracycline
(CTC)
*Oxytetracycline
(OTC)
phát hiện
Dấu * chỉ các tetracycline thiên nhiên
X = CH2–NH–CH(COOH)–(CH2)3–CH2–NH2
Các nhóm thế và cấu hình phân tử có thể làm tăng hoặc giảm hiệu lực kháng
sinh.
- Các yếu tố duy trì hoặc làm tăng hoạt tính: Hai vịng A/B cấu hình cis; hai hệ
thống điện tử π (1 và 2) phân cách qua C12a gắn OH α là bắt buộc để duy trì hoạt tính.
Nhóm –N(CH3)2 (4) liên kết α thì tetracylin mới có hoạt tính; nếu xảy ra sự epi hóa
7
(chuyển sang liên kết β) thì hoạt lực sẽ mất đi khoảng 90%. Khả năng chuyển dạng
thuận nghịch giữa đồng phân hỗ biến do cộng hưởng vòng A là yếu tố bảo tồn hoạt
tính. Các nhóm thế làm tăng hoạt tính: –Cl, –NO2 (7), –OH (5).
- Các yếu tố làm giảm hoạt tính: Nhóm thế –Cl (9), –NH2 (7); phức vịng cáng
giữa tetracyclin với các kim loại đa hóa trị Me+n (n ≥ 2). Khi pH > 8, vòng C của một
số tetracyclin bị phá hủy; nhóm thế –Cl (7) thúc đẩy nhanh sự phân hủy này [2].
1.3.2. Tính chất
Kháng sinh nhóm tetracycline cùng là dẫn xuất của octahydronaphten nên có
nhiều tính chất hóa lí tương tự nhau [2].
- Kháng sinh tetracycline có dạng bột màu vàng, vị đắng. Dạng bazơ rất ít tan
trong nước, tan được trong ethanol và các dung mơi hữu cơ ít phân cực. Dạng muối
hydroclorid tan trong nước.
- Các kháng sinh đều có khả năng hấp thụ bức xạ UV với nhiều cực đại hấp thụ.
Nhóm –OH ở vịng D là phenol, cho phức màu với FeCl3.
- Tính khử: Tetracycline bị biến màu chậm khi tiếp xúc lâu với khơng khí, ánh
sáng, khử thuốc thử Fehling cho kết tủa Cu2O màu đỏ nâu.
- Tính lưỡng tính: Nhóm demethylamin (4) có tính bazơ, các nhóm –OH mang
tính axit. Các tetracycline vì thế có nhiều pKa khác nhau.
- Kháng sinh tetracycline tạo phức kém thuận nghịch với các ion kim loại đa hóa
trị: Fe3+, Zn2+, Cu2+… Các phức vịng càng tạo thành có màu, vị trí liên kết với ion kim
loại thay đổi theo pH. Khi tạo phức với ZnCl2, mỗi tetracycline cho một màu riêng:
CTC cho màu đỏ, OTC cho màu tím, TC cho màu vàng… Có thể dùng phản ứng này
để phân biệt định tính các tetracycline.
- Trong mơi trường axit, ở nhiệt độ phịng xảy ra hiện tượng chuyển cấu hình gọi
là epi hóa: các nhóm –CH3 và –N(CH3)2 (4) từ liên kết α chuyển sang liên kết β làm
giảm hoạt lực kháng khuẩn. Ure, photphat, xitrat, axetat xúc tác cho sự chuyển này.
Tuy nhiên, khi về pH thích hợp, cấu trúc trở lại bình thường, hoạt tính kháng sinh lại
trở lại.
8
Dạng cis
Dạng epi
- Như vậy, các tetracycline không bền trong khơng khí, ánh sáng, mất hoạt tính
khi mơi trường q kiềm hoặc quá axit [2].
1.3.3. Kháng sinh tetracycline
Tetracycline được cấp bằng sáng chế vào năm 1953 và được đưa vào sử dụng
thương mại vào năm 1978. Nó nằm trong danh sách các thuốc thiết yếu của Tổ chức Y
tế Thế giới, tức là nhóm các loại thuốc hiệu quả và an tồn nhất cần thiết trong một hệ
thống y tế.
Cơng thức phân tử: C22H24N2O8
Cơng thức cấu tạo:
Hình 1.3. Cơng thức cấu tạo của tetracyclin
Tetracycline có nhiều pKa khác nhau: pKa1 = 3,3; pKa2 = 7,7 và pKa3 = 9,7. Trong
dung dịch, khi pH < 3,3 tetracycline tồn tại ở dạng cation, khi pH có giá trị từ 3,3 – 7,7
tetracycline tồn tại ở dạng lưỡng cực và khi pH > 7,7 tetracycline tồn tại ở dạng anion
[22], [26], [36].
Tetracycline có tác dụng kháng sinh phổ rộng. Ban đầu, chúng sở hữu một số
mức độ hoạt động kìm khuẩn đối với hầu hết các chi vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí có
liên quan về mặt y tế, cả Gram dương và Gram âm, với một vài ngoại lệ. Tuy nhiên,
9
tình trạng kháng thuốc mắc phải (trái ngược với sự đề kháng vốn có) đã tăng sinh ở
nhiều sinh vật gây bệnh và làm xói mịn đáng kể tính đa dụng trước đây của nhóm
kháng sinh này. Tetracycline có giá trị trong các bệnh nhiễm trùng xoắn khuẩn, chẳng
hạn như bệnh giang mai, bệnh xoắn khuẩn và bệnh Lyme. Đây cũng là một trong
những nhóm thuốc kháng sinh có thể được sử dụng cùng nhau để điều trị loét dạ dày tá
tràng do nhiễm vi khuẩn.
Cơ chế hoạt động đối với tác dụng kháng khuẩn của tetracycline dựa vào việc
phá vỡ dịch protein trong vi khuẩn, do đó làm hỏng khả năng phát triển và sửa chữa
của vi sinh vật; tuy nhiên, quá trình dịch mã protein cũng bị gián đoạn trong ti thể
của sinh vật nhân chuẩn dẫn đến những tác động có thể làm sai lệch kết quả thí
nghiệm.
1.4. Giới thiệu về đá ong
Đá ong (laterit) là một khống chất phổ biến và có trữ lượng lớn ở nước ta. Đá
ong phân bố rộng khắp vùng trung du đồi núi từ Bắc vào Nam phổ biến ở Hà Nội,
Vĩnh Phúc, Tây Nguyên.
Đá ong được hình thành do các oxit sắt theo các mạch nước ngầm di chuyển từ
các nơi khác đến và do sự ngấm dần các oxit sắt từ tầng đất trên xuống phía dưới. Do
sự thay đổi mực nước ngầm trong đất, kết hợp với quá trình oxi hóa làm cho đất bị khơ
lại và kết cấu thành đá ong.
Trong đá ong có chứa nhiều nguyên tố như Fe, Al, Si, các kim loại kiềm và kiềm
thổ, ngồi ra cịn có lượng nhỏ các kim loại khác như Mn, Cr, V, Ti… Các tầng phong
hóa này có thể chặt cứng như đá tầng, nhưng khi phân bố tự nhiên chúng lại rất mềm.
Ở những nơi chồi lên bề mặt thì các tầng đá ong sẽ cứng lại.
Bảng 1.2. Thành phần khoáng vật kết tinh trong đá ong tự nhiên
Thành phần
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MnO2
%
33,2
15
40,1
0,7
10
K2 O
Na2O
~0,8
CaO
P2O5
C
0,5
0,7
Việc sử dụng nguyên liệu có giá thành thấp, nguồn gốc tự nhiên, thân thiện với
môi trường làm chất hấp phụ đang được các nhà khoa học quan tâm. Đá ong có bề mặt
xốp và rỗng dẫn tới tổng diện tích bề mặt lớn (200-3000m2/g). Do đó đá ong có thể
hấp phụ một số chất hóa học gây ơ nhiễm nước. Hiện nay, đá ong tại các khu vực
huyện Thạch Thất - Hà Nội đã được một số nhà khoa học nghiên cứu và đánh giá khả
năng hấp phụ của vật liệu này [7], [8]. Trong đề tài, đá ong tự nhiên được lấy ở Thạch
Thất, Hà Nội để tiến hành thực nghiệm.
1.5. Tổng quan tình hình nghiên cứu
Hiện nay, ngành chăn nuôi ở Việt Nam khá phát triển. Việc sử dụng kháng sinh
trong chăn nuôi (nhất là chăn nuôi thủy hải sản) rất phổ biến và khó kiểm sốt. Hậu
quả của q trình đó sẽ dẫn đến việc dư thừa lượng kháng sinh trong nước thải của
ngành công nghiệp này. Ngoài ra, nguồn kháng sinh trong nước thải bệnh viện cũng là
mối quan tâm lớn đối với các nhà xử lí mơi trường. Việc người dân sử dụng nguồn
nước có chứa dư lượng kháng sinh sẽ rất nguy hiểm cho sức khỏe bởi nó có thể là một
trong những nguyên nhân gây ra bệnh kháng thuốc ở người. Vì vậy, có rất nhiều cơng
trình khoa học nghiên cứu việc tách loại các kháng sinh bằng các vật liệu khác nhau để
bảo vệ nguồn nước trước sự ô nhiễm của tác nhân này.
Tác giả Ahmed A. Mohammed và cộng sự nghiên cứu vật liệu tạo thành từ bột
vỏ quả pistachio được phủ ZnO hạt nano (CPS) để hấp phụ đồng thời các kháng sinh
tetracycline (TEC), amoxicillin (AMO) và ciprofloxacin (CIP) từ dung dịch nước. Kết
quả khảo sát động học cho thấy, sự hấp phụ ba kháng sinh trên vật liệu tn theo mơ
hình động học bậc hai giả kiến. Sự hấp phụ kháng sinh TEC và CIP tuân theo mô hình
đẳng nhiệt Fruendlich trong khi đó mơ hình đẳng nhiệt Langmuir phù hợp hơn với
kháng sinh AMO. Dung lượng hấp phụ các kháng sinh lần lượt như sau: 132,240 mg/g
đối với AMO, 98,717 mg/g đối với TEC và 92,450 mg/g đối với CIP [9].
Tác giả Ahmed MJ. cũng đã nghiên cứu sự hấp phụ các kháng sinh
tetracycline , quinolone và peniciline trên than hoạt tính (ACs). Kết quả cho thấy, ACs
thu được bằng cách kích hoạt hóa học hoặc vật lý với khối lượng vi hạt cao có hiệu
suất hấp phụ cao đối với các loại thuốc kháng sinh được nghiên cứu với thứ tự:
11
tetracycline ˃ quinolone ˃ penicilline. Kết quả về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất
hấp phụ của ACs đối với kháng sinh cho thấy nồng độ kháng sinh ban đầu và liều
lượng ACs có ảnh hưởng lớn nhất so với pH dung dịch và nhiệt độ hấp phụ. Sự hấp
phụ của kháng sinh trên ACs được chuẩn bị bằng cả hoạt tính hóa lý và hóa học là
thuận lợi. Dữ liệu động học được mô tả tốt bằng mô hình động học bậc hai. Bản chất
của quá trình hấp phụ kháng sinh trên ACs là thu nhiệt và tự xảy ra [10].
Để loại bỏ kháng sinh tetracycline trong nước thải chăn ni lợn nhóm tác giả
Dongle Cheng, Huu Hao Ngo, Wenshan Guo, Soon Woong Chang, Dinh Duc Nguyen,
Xinbo Zhang, Sunita Varjani, Yi Liu đã nghiên cứu về một loại than sinh học mới
chiết xuất từ vỏ bưởi. Nghiên cứu này đã phát triển một loại than sinh học mới có
nguồn gốc từ vỏ bưởi, được điều chế ở 400°C (BC-400) sau đó tiếp tục hoạt hóa bằng
KOH ở 600°C với tỷ lệ KOH:BC-400 là 4:1. Than sinh học hoạt hóa (BC-KOH) có
diện tích bề mặt lớn (2457,37 m2/g) và tổng thể tích lỗ (1,14 cm3/g). Khả năng hấp phụ
loại bỏ tetracycline đạt 476,19 mg/g, oxytetracycline đạt 407,5 mg/g và
chlortetracycline đạt 555,56 mg/g ở 313,15K [15].
Than sinh học nâng cấp vitamin B6 có nguồn gốc từ lá chà là đã được tác giả
Faezeh Saremi và cộng sự nghiên cứu để hấp phụ kháng sinh tetracycline từ dung dịch
nước. Kết quả cho thấy chất hấp phụ có khả năng loại bỏ hơn 92% tetracycline trong
vòng chưa đầy 10 phút từ dung dịch 60 mg/L. Động học phản ứng cũng được mô tả
bằng phương trình bậc hai giả và đường đẳng nhiệt hấp phụ tn theo mơ hình
Langmuir. Dung lượng hấp phụ cực đại từ mơ hình Langmuir được tìm thấy là
76,92 mg/g [16].
Kháng sinh tetracycline là đối tượng nghiên cứu của tác giả K.S.D. Premarathna
và cộng sự. Trong nghiên cứu của mình, các tác giả đã tổng hợp các vật liệu compozite
sinh học mới bằng cách kết hợp montmorillonite (MMT) và vật liệu đất sét đỏ (RE)
trong than sinh học chất thải rắn đô thị (MSW) để loại bỏ tetracycline (TC) từ môi
trường nước. Sự hấp phụ TC trên vật liệu tn theo mơ hình động học bậc hai. Q
trình hấp phụ TC trên vật liệu tn theo mơ hình đẳng nhiệt Freundlich, chứng tỏ sự
hấp phụ TC trên vật liệu xảy ra theo cả hai cơ chế hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học [18].
12
