Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ mướp và khảo sát khả năng hấp phụ ion zn2+ trong môi trường nước

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA HÓA
---------------------------

TRẦN THỊ THANH HIẾU

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ XƠ MƢỚP VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP
PHỤ ION Zn2+ TRONG MƠI TRƢỜNG NƢỚC

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN KHOA HỌC

Đà Nẵng, 2015


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA HÓA
---------------------------

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ XƠ MƢỚP VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP
PHỤ ION Zn2+ TRONG MƠI TRƢỜNG NƢỚC

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN KHOA HỌC

Giáo viên hƣớng dẫn : TS. Vũ Thị Duyên
Sinh viên thực hiện : Trần Thị Thanh Hiếu

Lớp
: 11CQM

Đà Nẵng, 2015


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐHSP

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHÓA HÓA

-------

------NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Trần Thị Thanh Hiếu
Lớp: 11CQM
1.Tên đề tài: nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ mướp và khảo sát khả năng
hấp phụ ion Zn2+ trong môi trường nước.
2.Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị:
- Dụng cụ: Các loại pipet, bình tam giác, bình định mức, cốc thủy tinh, phễu lọc,…
- Hóa chất:
+ Xơ mướp
+ NaOH
+ Axit citric
+ Axit axetic

+ Muối kẽm ZnSO4
Và một số hóa chất thơng dụng khác.
- Máy móc:
+ Tủ sấy
+ Lị nung
+ Cân phân tích
Và các loại máy móc cần thiết khác.
3. Nội dung nghiên cứu:
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất biến tính xơ mướp: nồng độ axit
citric, tỉ lệ rắn : lỏng, thời gian nung; khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất
hấp phụ ion kẽm (II) của xơ mướp biến tính: pH, thời gian đạt cân bằng, nồng độ xơ
mướp, từ đó rút ra nhận xét khả năng hấp phụ ion kẽm (II) của xơ mướp biến tính.


1. Giáo viên hướng dẫn: TS: Vũ Thị Duyên
2. Ngày giao đề tài: Ngày tháng năm 2014
3. Ngày hoàn thành: Ngày tháng năm 2015

Chủ nhiệm khoa

Giáo viên hƣớng dẫn

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho khoa ngày … tháng… tháng … năm
2015
Kết quả điểm đánh giá:
Ngày .. tháng … năm 2015
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gởi đến q thầy cơ ở khoa Hóa Học –
trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để
truyền đạt vốn tri thưc quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại
trường. Và đặc biệt trong bài khóa luận của mình em xin chân thành cảm ơn sự giúp
đỡ nhiệt tình của cơ Giang Thị Kim Liên và cơ Vũ Thị Dun. Các cơ đã tận tình
chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình nghiên cứu và hồn
thành khóa luận.
Em xin được cảm ơn các anh chị, các bạn cũng như các đơn vị đo mẫu thí
nghiệm đã tạo điều kiện thuận lợi và hợp tác giúp đỡ em trong quá trình làm thực
nghiệm.
Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực nghiên cứu khoa học, kiến thức
của em còn hạn chế và nhiều bỡ ngỡ. Do vậy việc mắc phải những sai sót là điều
khơng thể tránh khỏi, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy
cô và các bạn để bài báo cáo của em được hồn thiện hơn.
Cuối cùng em xin kính chúc q thầy cô và các bạn dồi dào sức khỏe !
Trân trọng !
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2015
Sinh viên thực hiện

Trần Thị Thanh Hiếu


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.............................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................ 4
1.1. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng .......................................................................... 4
1.1.1. Đại cương về kim loại nặng: ........................................................................... 4
1.1.2. Ô nhiễm kim loại nặng trong nước................................................................. 4
1.1.3. Giới thiệu về kim loại kẽm ............................................................................... 5
1.2. Axit citric .................................................................................................................. 9

1.2.1. Cấu tạo phân tử................................................................................................. 9
1.2.3. Tính chất hóa học ...........................................................................................10
1.2.4. Trạng thái tự nhiên .........................................................................................10
1.2.5. Điều chế ...........................................................................................................10
1.2.6. Ứng dụng .........................................................................................................11
1.3. Quá trình hấp phụ...................................................................................................19
1.3.1. Hiện tượng hấp phụ ........................................................................................19
1.3.2. Các mơ hình cơ bản của quá tình hấp phụ ..................................................21
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ .............................................23
1.4. Giới thiệu về cây mướp .........................................................................................11
1.4.1. Đặc điểm của cây mướp.................................................................................11
1.4.2. Ứng dụng của mướp .......................................................................................12
1.5. Phổ hấp phụ nguyên tử (AAS) .............................................................................14
1.5.1. Nguyên tắc .......................................................................................................14
1.5.2. Phương pháp đường chuẩn ...........................................................................16
1.6. Phổ IR và SEM.......................................................................................................16
1.6.1. Phổ hồng ngoại (IR) .......................................................................................16
1.6.2. Ảnh SEM ..........................................................................................................17
CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............18
2.1. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất ............................................................................18


2.1.1. Nguyên liệu hóa chất......................................................................................18
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu .....................................................................18
2.2. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................19
2.2.1. Thu gom và xử lí xơ mướp .............................................................................23
2.2.2. Biến tính xơ mướp bằng axit citric ...............................................................24
2.2.3. Khảo sát một số đặc tính hóa lí của xơ mướp chưa biến tính và xơ mướp
đã biến tính .................................................................................................................26
2.2.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) của xơ

mướp biến tính ...........................................................................................................26
2.2.5. Đường đẳng nhiệt hấp phụ đối vối ion kẽm (II) .........................................27
2.2.6. So sánh khả năng hấp phụ ion kẽm (II) giữa xơ mướp chưa biến tính và
xơ mướp biến tính......................................................................................................28
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..............................................................29
3.1. Kết quả xác định đặc tính hóa lý của ngun liệu ban đầu...............................29
3.2. Kết quả các yếu tố ảnh hưởng đến q trình biến tính của xơ mướp bằng axit
citric.................................................................................................................................31
3.2.1. Nồng độ axit citric ..........................................................................................32
3.2.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn : lỏng ......................................................................33
3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian nung......................................................................34
3.3. Đặc trưng của nguyên liệu thô và xơ mướp biến tính .......................................35
3.3.1. Hình dạng bên ngồi ......................................................................................35
3.3.2. Phổ IR...............................................................................................................36
3.3.3. Ảnh SEM ..........................................................................................................38
3.4. Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp thụ ion kẽm (II) .......................40
3.4.1. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp thụ ...................................................40
3.4.2. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ ................................................................41
3.4.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn lỏng.........................................................................42
3.5. Đường đẳng nhiệt hấp phụ....................................................................................43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................46


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Nước bị ơ nhiễm kim loại nặng…………………………… ...... ……………….5
Hình 1.2. Quặng kẽm………………………………………………………………… …….6
Hình 1.3. Cơng thức cấu tạo của axit Citric………………………………….… ...... …..9
Hình 1.4. Cây và quả mướp……………………………………………………… .. …..…16
Hình 1.5. Xơ mướp………………………………………………………………… .. …….17

Hình 1.6. Xơ mướp làm gạch ốp từ xơ mướp…………………………………..... …….19
Hình 1.7. Xơ mướp làm bông tắm và một sơ vật dụng trong nhà khác….…… …….19
Hình 3.1. Xơ mướp sau khi rây……………………………………………………… ......29
Hình 3.2. Ảnh SEM xơ mướp chưa biến tính…………………………………….. …….30
Hình 3.3. Hiệu suất hấp phụ axit axetic và Zn 2+ bởi xơ mướp chưa biến tính ... …31
Hình 3.4 . Ảnh hưởng của nồng độ axit citric đến hiệu suất hấp phụ ion Zn 2+ bằng
xơ mướp……………………………………………………………………….… ............. …32
Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn: lỏng đến hiệu suất hấp phụ ion Zn 2+ của xơ
mưóp……………………………………………………………………………………… .…33
Hình 3.6. Ảnh hưởng của thời gian nung đến hiệu suất biến tính xơ mướp…… .. …34
Hình 3.7a. Xơ mướp chưa biến tính………….………………………………………. ....35
Hình 3.7b. Xơ mướp biến tính……………………………………………….……..… .....36
Hình 3.8a. Phổ hồng ngoại của xơ mướp chưa biến tính…………………… .…… …37
Hình 3.8b. Phổ hồng ngoại của xơ mướp biến tính…………………………….…. ….37
Hình 3.9a. Ảnh SEM xơ mướp chưa biến tính………………………………….…. . ….38
Hình 3.9b. Ảnh SEM xơ mướp biến tính……………………………………………. …..39
Hình 3.10. Hiệu suất hấp phụ của xơ mướp chưa biến tính và xơ mướp đã biến
tính……………………………………………………………………………………... ……39
Hình 3.11. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion Zn 2+………………. …….40
Hình 3.12. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ…………… . …...42
Hình 3.13. Ảnh hưởng của nồng độ xơ mướp đến hiệu suất hấp phụ……………. …43
Hình 3.14. Dạng tuyến tính của phương trình Freundlich………………………… ...44


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Hiệu suất hấp phụ axit axetic và Zn2 của xơ mướp chưa biến tính…... ...30
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ axit citric đến hiệu suất biến tính xơ mướp… ..32
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn: lỏng đến hiệu suất biến tính xơ mướp……… ..33
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của thời gian nung đến hiệu suất biến tính xơ mướp… … ....34
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II)……………........40

Bảng 3.6. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II)… ...41
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ xơ mướp đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II)....42


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Môi trường sống của chúng ta hiện nay càng biến đổi mạnh mẽ. Các hoạt
động công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, giao thông vận tải, hoạt động khai
khoáng ngày càng tăng là nguyên nhân làm cho môi trường bị phá hủy trầm trọng,
làm cho nhiệt độ trái đất tăng, lỗ thủng tầng ozon ngày càng lớn, mưa axit, nghịch
đảo nhiệt… Ơ nhiễm mơi trường, trong đó vấn đề về ơ nhiễm nguồn nước đang là
vấn đề bức xúc của toàn cầu.
Việt Nam là quốc gia có nguồn nước khá phong phú về trữ lượng và khá tốt
về chất lượng. Nhưng ngày nay tình trạng suy thối nước và ơ nhiễm nguồn nước
đang phổ biến ở các khu vực đô thị và các thành phố lớn. Khơng ít nguồn nước do
tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, các vi
khuẩn gây bệnh, nhất là các chất độc hại như kim loại nặng.
Nguyên nhân gây nên sự ô nhiễm trên là do nước thải sinh hoạt, nước thải
của các sông nhánh không được xử lý và với chất thải của các cơ sở sản xuất công
nghiệp và tác nhân ô nhiễm phân tán do các cơ sở công nghiệp nhỏ và tiểu thủ công
đều trực tiếp hoặc gián tiếp thải vào các dịng sơng gây ra hiện tượng ơ nhiễm
nguồn nước nặng nề.
Q trình sản xuất nơng nghiệp đóng góp một lượng đáng kể vào sự gia tăng
hàm lượng kim loại nặng trong nước. Các loại hóa chất bảo vệ thực vật đặc biệt là
phân photpho có chứa các kim loại nặng như As, Pb, Hg…. Thơng qua hoạt động
phun, bón thuốc hay sự rửa trơi đất có chứa các chất này mà kim loại nặng có mặt
trong nước. Theo các chuyên gia, mỗi năm Việt Nam sử dụng đến 9 triệu tấn hóa
chất thuộc 500 loại khác nhau, trong đó phần lớn là thuốc trừ sâu và còn lại là trừ

cỏ, trừ bệnh.
Hiện nay, ở Việt Nam vấn đề ơ nhiễm mơi trường nước cịn xảy ra khá
nghiêm trọng ở các làng nghề tái chế kim loại. Theo một số nghiên cứu thì hàm
lượng các kim loại nặng trong nước thải của các làng nghề tái chế kim loại hầu hết
đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần và đều thải trực tiếp vào môi trường mà
không qua xử lý, hàm lượng các kim loại nặng như Cu, Pb và Zn trong nước thải rất


2

cao. Đặc biệt là Pb trong nước thải có nơi cao gấp 100 lần tiêu chuẩn cho phép. Đây
là những nguy cơ gây ô nhiễm đất và các nguồn nước mặt trong khu vực.
Ô nhiễm kim loại nặng trong nước ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con
người cũng như mơi trường sống tự nhiên.
Vì vậy, việc sử dụng các nguyên liệu có sẵn trong thiên nhiên để xử lý nước
đang là hướng đi mới vì chúng có các ưu điểm là giá thành r , là vật liệu có thể tái
tạo được và thành phần chính của chúng chứa các polymer dễ biến tính và có tính
chất hấp phụ hoặc trao đổi ion cao.
Trong đề tài này, trình bày kết quả “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ
mướp và khảo sát khả năng hấp phụ ion Zn2+ trong môi trường nước”.
2. Mục tiêu nghiên cứu đề tài
- Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ mướp.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ ion kẽm (II) bằng xơ
mướp biến tính (pH, thời gian, nồng độ xơ mướp).
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Xơ mướp
- Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng phương pháp hóa học để biến tính xơ mướp.
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến q trình biến tính và q trình hấp phụ của xơ
mướp biến tính, từ đó so sánh khả năng hấp phụ với xơ mướp chưa biến tính.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu

a. Nghiên cứu lý thuyết
- Tổng quan tài liệu về:
+ Tình trạng ơ nhiễm kim loại nặng và kim loại kẽm (II)
+ Các phương pháp hấp phụ và các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ.
+ Thành phần và tính chất của mướp và xơ mướp.
+ Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
+ Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
b. Phương pháp thực nghiệm
+ Thu gom và xử lý mẫu xơ mướp
+ Xác định độ ẩm toàn phần


3

+ Khảo sát đặc tính hóa lý của xơ mướp: SEM
+ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất biến tính xơ mướp: nồng độ
axit nitric, tỉ lệ rắn: lỏng, thời gian nung.
+ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion kẽm (II) bằng xơ
mướp biến tính pH, thời gian khuấy, nồng độ của xơ mướp biến tính.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
- Đề tài nghiên cứu góp phần làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên
chuyên ngành hóa – mơi trường.
- Tận dụng được nguồn ngun liệu phế thải chế tạo vật liệu hấp phụ góp
phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường.
6. Bố cục đề tài
Khóa luận gồm có 47 trang, bao gồm các phần:
Mở đầu ( 3 trang)
Chương 1: Tổng quan lý thuyết ( 22 trang)
Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu ( 6 trang)
Chương 3: Kết quả và thảo luận (17 trang)

Kết luận và kiến nghị (2 trang)


4

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tình trạng ơ nhiễm kim loại nặng
1.1.1. Đại cương về kim loại nặng:
Kim loại nặng là khái niệm để chỉ các kim loại có khối lượng riêng lớn và
thường có tính độc đối với sự sống. Kim loại nặng thường liên quan đến vấn đề ô
nhiễm môi trường. Nguồn gốc phát thải của kim loại nặng có thể là tự nhiên hoặc từ
hoạt động của con người, chủ yếu là từ công nghiệp, nông nghiệp và hàng hải…
Có một số kim loại nặng bị thụ động và đọng lại trong đất, song có một số
hợp chất có thể hịa tan dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau, nhất là do độ
chua của đất, của nước mưa. Điều này tạo điều kiện để các kim loại nặng có thể
phát tán vào nguồn nước ngầm, nước mặt và gây ơ nhiễm đất. Sau đó qua nhiều giai
đoạn khác nhau đi vào chuỗi thức ăn của con người. Khi đã nhiễm vào cơ thể, kim
loại nặng có thể tích tụ lại trong các mơ. Đồng thời với q trình đó cơ thể lại đào
thải kim loại nặng. Nhưng các nghiên cứu cho thấy tốc độ tích tụ kim loại nặng
thường nhanh hơn tốc độ đào thải rất nhiều [12].
1.1.2. Ô nhiễm kim loại nặng trong nước
Kim loại nặng có Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v.v... thường khơng
tham gia hoặc ít tham gia vào q trình sinh hố của các thể sinh vật và thường tích
luỹ trong cơ thể chúng. Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại với sinh vật. Hiện
tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu vực nước gần các
khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai thác khống sản. Ơ nhiễm kim
loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của các kim loại nặng trong nước. Trong một số
trường hợp, xuất hiện hiện tượng chết hàng loạt cá và thuỷ sinh vật.

5

Hình 1.1. Nước bị ơ nhiễm kim loại nặng
Ngun nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào mơi
trường nước nước thải cơng nghiệp và nước thải độc hại không xử lý hoặc xử lý
không đạt yêu cầu. Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác động tiêu cực tới mơi
trường sống của sinh vật và con người. Kim loại nặng tích luỹ theo chuỗi thức ăn
thâm nhập và cơ thể người. Nước mặt bị ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào
nước ngầm, vào đất và các thành phần môi trường liên quan khác. Ðể hạn chế ô
nhiễm nước, cần phải tăng cường biện pháp xử lý nước thải công nghiệp, quản lý
tốt vật ni trong mơi trường có nguy cơ bị ô nhiễm như nuôi cá, trồng rau bằng
nguồn nước thải [15].
1.1.3. Giới thiệu về kim loại kẽm
Kẽm là nguyên tố kim loại lưỡng tính, kí hiệu là Zn và có số hiệu nguyên tử
là 30. Nó là nguyên tố đầu tiên trong nhóm IIB của bảng tuần hồn các nguyên tố
hóa học. Kẽm, trên một số phương diện, có tính chất hóa học giống với magiê, vì
ion của chúng có bán kính giống nhau và có trạng thái oxy hóa duy nhất ở điều kiện
bình thường là +2.


6

Hình 1.2. Quặng kẽm
Kẽm là một chất khống vi lượng thiết yếu cho sinh vật và sức khỏe con
người. Cũng giống như vitamin, kẽm là chất quan trọng, không thể thiếu của cơ thể.
Vì cơ thể khơng tự sản sinh được kẽm nên điều quan trọng là phải ăn nhiều các thực
phẩm giàu kẽm hằng ngày. Kẽm có nhiều trong các loại thịt động vật như: hàu,
trứng, trai, sò, lạc, đào, cà rốt, tiểu mạch, bánh mì bột thơ, khoai tây…
Kẽm được bổ sung vào cơ thể thường dưới dạng các hợp chất trong thành
phần chất hữu cơ, như kẽm oxit, kẽm sulfat, kẽm gluconat, hay kẽm acetat [13].

Tính chất vật lí:
Kẽm có màu trắng xanh, óng ánh và nghịch từ, mặc dù hầu hết kẽm phẩm
cấp thương mại có màu xám xỉn. Nó hơi nhẹ hơn sắt và có cấu trúc tinh thể sáu
phương.
Kẽm kim loại cứng và giòn ở hầu hết cấp nhiệt độ nhưng trở nên dễ uốn từ
100 đến 150 °C. Trên 210 °C, kim loại kẽm giịn trở lại và có thể được tán nhỏ bằng
lực. Kẽm dẫn điện khá. So với các kim loại khác, kẽm có độ nóng chảy (419,5 °C,
787,1F) và điểm sơi (907 °C) tương đối thấp. Điểm sơi của nó là một trong số


7

những điểm sôi thấp nhất của các kim loại chuyển tiếp, chỉ cao hơn thủy
ngân và cadimi.
Một số hợp kim với kẽm như đồng thau, là hợp kim của kẽm và đồng. Các
kim loại khác có thể tạo hợp kim 2 phần với kẽm như nhơm, antimon, bitmut, vàng,
sắt, chì, thủyngân, bạc, thiếc, magiê, coban, niken, telua và natri. Tuy cả kẽm và
zirconi khơng có tính sắt từ, nhưng hợp kim của chúng ZrZn2 lại thể hiện tính chất
sắt từ dưới 35 K.
Tính chất hóa học
Kẽm là một kim loại hoạt động trung bình có thể kết hợp với ơxy và các á
kim khác, có phản ứng với axít lỗng để giải phóng hiđrơ. Trạng thái ơxi hóa phổ
biến của kẽm là +2.
Tính chất hóa học của kẽm đặc trưng bởi trạng thái ơxi hóa +2. Khi các hợp
chất ở trạng thái này được hình thành thì các electron lớp s bị mất đi, và ion kẽm có
cấu hình electron [Ar]3d10. Quá trình này cho phép tạo 4 liên kết bằng cách tiếp
nhận thêm 4 cặp electron theo quy tắc bộ tám. Dạng cấu tạo hóa học lập thể là tứ
diện và các liên kết có thể được miêu tả như sự tạo thành của các orbitan lai ghép
sp3 của ion kẽm. Trong dung dịch, nó tạo phức phổ biến dạng bát diện
là [Zn(H2O)6]2+. Sự bay hơi của kẽm khi kết hợp với kẽm clorua ở nhiệt độ trên

285 °C chỉ ra sự hình thành Zn2Cl2, một hợp chất kẽm có trạng thái ơxi hóa
+1. Khơng có hợp chất kẽm nào mà kẽm có trạng thái ơxi hóa khác +1 hoặc +2. Các
tính tốn chỉ ra rằng hợp chất kẽm có trạng thái ơxi hóa +4 khơng thể tồn tại.
Tính chất hóa học của kẽm tương tự tính chất của các kim loại chuyển tiếp
nằm ở vị trí cuối cùng của hàng đầu tiên như niken và đồng, mặc dù nó có lớp d
được lấp đầy electron, do đó các hợp chất của nó là nghịch từ và hầu như khơng
màu. Bán kính ion của kẽm và magiê gần như bằng nhau. Do đó một số muối của
chúng có cùng cấu trúc tinh thể và trong một số trường hợp khi bán kính ion là yếu
tố quyết định thì tính chất hóa học của kẽm và magiê là rất giống nhau. Cịn nếu
khơng thì chúng có rất ít nét tương đồng. Kẽm có khuynh hướng tạo thành các liên


8

kết cộng hóa trị với cấp độ cao hơn và nó tạo thành các phức bền hơn với các chất
cho N- và S. Các phức của kẽm hầu hết là có phối vị 4 hoặc 6, tuy nhiên phức phối
vị 5 cũng có [13].
Ứng dụng
Kim loại kẽm chủ yếu được dùng làm chất chống ăn mòn, ở dạng mạ. Năm
2009 ở Hoa Kỳ, 55% tương đương 893 tấn kẽm kim loại được dùng để mạ.
Kẽm phản ứng mạnh hơn sắt hoặc thép và do đó nó sẽ dễ bị ơ xy hóa cho đến
khi nó bị ăn mịn hồn tồn. Một lớp tráng bề mặt ở dạng bằng ơxít và carbonat
(Zn5(OH)6(CO3)2 ) là một chất ăn mòn từ kẽm. Lớp bảo vệ này tồn tại kéo dài ngay
cả sau khi lớp kẽm bị trầy xướt, nhưng nó sẽ giảm theo thời gian khi lớp ăn mịn
kẽm bị tróc đi. Kẽm được phủ lên theo phương pháp hóa điện bằng cách phun hoặc
mạ nhúng nóng. Mạ được sử dụng trên rào kẽm gai, rào bảo vệ, cầu treo, mái kim
loại, thiết bị trao đổi nhiệt, và bộ phận của ô tô.
Độ hoạt động tương đối của kẽm và khả năng của nó bị ơxy hóa làm nó có
hiệu quả trong việc hi sinh anot để bảo vệ ăn mịn catot. Ví dụ, bảo vệ catot của một
đường ống được chôn dưới đất có thể đạt hiệu quả bằng cách kết nối các anot được

làm bằng kẽm với các ống này. Kẽm có vai trị như một anot (âm) bằng các ăn mịn
một cách chậm chạp khi dịng điện chạy qua nó đến ống dẫn bằng thép. Kẽm cũng
được sử dụng trong việc bảo vệ các kim loại được dùng làm catot khi chúng bị ăn
mòn khi tiếp xúc với nước biển. Một đĩa kẽm được gắn với một bánh lái bằng sắt
của tàu sẽ làm chậm tốc độ ăn mòn so với không gắn tấm kẽm này. Các ứng dụng
tương tự như gắn kẽm vào chân vịt hoặc lớp kim loại bảo vệ lườn tàu.
Tính độc
Mặc dù kẽm là vi chất cần thiết cho cơ thể, tuy nhiên nếu hàm lượng kẽm
vượt quá mức cần thiết sẽ có hại cho sức khỏe. Hấp thụ quá nhiều kẽm làm ngăn
chặn sự hấp thu đồng và sắt. Ion kẽm tự do trong dung dịch là chất có độc tính cao
đối với thực vật, động vật khơng xương sống, và thậm chí là cả động vật có xương
sống. Năm 1982, United States Mint bắt đầu đúc xu bằng đồng mạ kẽm nhưng chủ


9

yếu là làm từ kẽm. Với các đồng kẽm mới, có khả năng gây ngộ độc kẽm, và có thể
gây tử vong.
Các con chó đơi khi cũng nuốt các đồng xu và chỉ có cách dùng thuốc để loại
chúng ra khỏi cơ thể. Hàm lượng kẽm trong một số đồng xu có thể gây ra ngộ độc
kẽm, mà thường gây tử vong ở chó, vì nó gây ra các chứng thiếu máu (hemolytic
anemia) nghiêm trọng, và cũng làm cho gan và thận bị tổn thương; các chứng nôn
mửa và tiêu chảy. Kẽm có độc tính cao đối với vẹt và sự ngộ độc có thể làm chết
chúng. Việc cho các con vẹt uống các loại nước ép trái cây trong các hộp mạ kẽm có
thể làm cho chúng bị ngộ độc kẽm hàng loạt [13].
1.2. Axit citric
1.2.1. Cấu tạo phân tử
Tên quốc tế là Axit 2-hydroxypropan-1,2,3-trycacboxylic, cịn có tên khác là
Axit 3-hydroxypentanedioic axit 3-cacboxylic hay Citrat hydro hay E330 [12].
Công thức phân tử: C6H8O7, thường tồn tại dạng ngậm 1 phân tử nước:

C6H8O7 .H2O. Cơng thức cấu tạo:

Hình 1.3 . Cơng thức cấu tạo của axit citric
1.2.2. Tính chất vật lí
Ở nhiệt độ phịng, axít citric là chất bột kết tinh màu trắng. Nó có thể tồn tại
dưới dạng khan (không chứa nước) hay dưới dạng ngậm một phân tử nước
(monohydrat). Dạng khan kết tinh từ nước nóng, trong khi dạng monohydrat hình
thành khi axít citric kết tinh từ nước lạnh. Dạng monohydrat có thể chuyển hóa


10

thành dạng khan khi nung nóng tới trên 74 °C. Axít citric cũng hịa tan trong etanol
khan tuyệt đối (76 phần axít citric trên mỗi 100 phần etanol) ở 15 °C.
1.2.3. Tính chất hóa học
Về cấu trúc hóa học, axít citric chia s

các tính chất của các axít

cacboxylic khác: làm quỳ tím hóa đỏ, phản ứng với kim loại, với oxit kim loại, với
bazơ, với muối và phản ứng este hóa…
Tính axit của axit citric là do ảnh hưởng của nhóm carboxyl-COOH, mỗi
nhóm carboxyl có thể cho đi một proton để tạo thành ion citrat. Các muối citract
dung làm dung dịch đệm rất tốt để hạn chế sự thay đổi pH của các dung dịch axit.
Axít citric là một trong chuỗi các hợp chất tham gia vào ơxi hóa sinh
lý các chất béo, protein và cacbohydrat thành điơxít cacbon và nước.
Chuỗi các phản ứng hóa học này là trung tâm của gần như mọi phản ứng trao
đổi chất và là nguồn của hai phần ba năng lượng có nguồn gốc từ thực phẩm trong
các sinh vật bậc cao. Nó được Hans Adolf Krebs phát hiện. Krebs đã nhận Giải
Nobel Sinh lý và Y khoa năm 1953 cho phát hiện này. Chuỗi các phản ứng này

được biết đến dưới nhiều tên gọi khác nhau, như chu trình axít citric, chu trình
Krebs hay chu trình axít tricacboxylic (hay chu trình TCA).
Khi bị nung nóng trên 175 °C, nó bị phân hủy để giải phóng điơxít
cacbon và nước [12].
1.2.4. Trạng thái tự nhiên
Axít citric tồn tại trong một loạt các loại rau quả, chủ yếu là các loại quả của
chi Citrus. Các loài chanh có hàm lượng cao axít citric; có thể tới 8% khối lượng
khô trong quả của chúng (1,38-1,44 gam trên mỗi aoxơ nước quả). Hàm lượng của
axít citric trong quả cam, chanh nằm trong khoảng từ 0,005 mol/L đối với các loài
cam và bưởi chùm tới 0,030 mol/L trong các loài chanh. Các giá trị này cũng phụ
thuộc vào các điều kiện môi trường gieo trồng.
1.2.5. Điều chế
Trong kỹ thuật sản xuất này, hiện tại vẫn là công nghệ sản xuất cơng nghiệp
chính cho axít citric, các m cấy nấm Aspergillus niger được nuôi trong môi trường


11

chứa sucroza hayglucoza để sinh ra axít citric. Nguồn đường là nước ngâm ngô cô
đặc, nước rỉ đường, tinh bột ngô thủy phân hay các dung dịch đường r tiền khác.
Sau khi nấm được lọc ra khỏi dung dịch được tạo thành, axít citric được cơ lập
bằng kết tủa nó với vôi tôi (hydroxit canxi) để tạo ra muối citrat canxi, từ đó axít
citric được sinh ra bằng xử lý muối này với axít sulfuric.
1.2.6. Ứng dụng
Năm 2007, tổng sản lượng sản xuất axít citric trên khắp thế giới là khoảng
1.700.000 tấn. Trên 50% sản lượng này được sản xuất tại Trung Quốc. Trên 50%
được sử dụng như là chất tạo độ chua trong các loại đồ uống và khoảng 20% trong
các ứng dụng thực phẩm khác, 20% cho các ứng dụng chất tẩy rửa và 10% cho các
ứng dụng phi thực phẩm khác như hóa mỹ phẩm và cơng nghiệp hóa chất. Đặc biệt,
axit citric sử dụng phổ biến để biến tính các vật liệu lignocellulose bằng phản ứng

este hóa nhằm nâng cao hiệu suất hấp phụ các ion kim loại nặng trong nước [12].
1.3. Giới thiệu về cây mƣớp
1.3.1. Đặc điểm của cây mướp
Mướp là một loại cây thảo dạng dây leo. Lá mọc so le, dạng tim, có 5-7 thùy
có răng. Hoa đơn tính, các hoa đực tập hợp thành chùm dạng chùy, các hoa cái mọc
đơn độc. Quả dài 25-30cm hay hơn, rộng 6–8 cm, hình trụ thn, khi già thì khơ,
bên trong có nhiều xơ dai [14].

Hình 1.4. Cây và quả mướp


12

Mướp là cây rau của mùa hè, ưa khí hậu nóng và ẩm, ánh sáng nhiều. Khả
năng chịu hạn tốt cần nhiều nước nhưng không chịu ngập úng. Trồng được trên
nhiều loại đất. Do diện tích thân và lá lớn lên tiêu thụ nhiều nước và chất dinh
dưỡng.
Mướp là một lồi dây leo. Thân có góc cạnh, màu lục nhạt lá to, đường kính
từ 15 - 25cm. Phiến lá chia thành hình 3 cạnh hay hình mác. Mép lá có răng cưa.
Cuống lá dài 10 – 12cm. Mặt lá nháp, tua cuốn phân nhánh hoa màu vàng. Hoa đực
mọc thành chùm, hoa cái mọc đơn độc, quả hình thoi hay hình trụ. Quả lúc đầu
mẫm sau khơ, khơng mở. Quả dài 25 cm đến 100 cm, có khi hơn. Mặt ngồi vỏ quả
màu lục nhạt, trên có những đường màu đen, chạy dọc theo chiều dài quả. Hạt rất
nhiều, hình trứng, màu nâu nhạt dài 12 mm, rộng 8 -9 mm hơi có rìa. Khi quả chín
vỏ ngồi hạt cũng như chất nhầy tróc hết, cịn lại khối sơ cứng, dai, không bị nước
làm mục hỏng. Khi ngâm vào nước sẽ phồng lên và mềm, có thể dùng cọ tắm rất
tốt, rửa bát rất sạch. Mướp ta có dạng hình cho quả to, vỏ màu xanh xẫm. Mướp
được trồng vào mùa xuân. Nông dân trồng để lấy quả ăn, nấu canh hay xào. Quả già
dùng làm xơ mướp để rửa bát và có thể ép làm mũ. Mướp cịn dùng làm thuốc.
Trong quả mướp có chất saponin, chất nhầy, xylan, chất bép protein (1.5%) vitamin

B và C, muối nitrat. Trong nhân hạt có 41 – 45 % chất dầu[14].

Hình 1.5. Xơ mướp
1.3.2. Ứng dụng của mướp
Mướp được xem như một loại mỹ phẩm chăm sóc da lành tính. Tác dụng làm
đẹp kỳ diệu của mướp hương đã được phụ nữ Nhật Bản tìm tịi và ứng dụng từ rất


13

lâu. Mướp hương khơng chỉ có cơng hiệu trị nám, tàn nhang mà còn giữ ẩm, làm
trắng, căng mịn da; đồng thời làm tăng sản xuất tế bào mới và giảm sự xuất hiện
sẹo, giải độc một cách tự nhiên, chống oxy hóa, chống lão hóa.
Theo đơng y quả mướp có vị ngọt, tính bình, thanh nhiệt, trừ thấp, lợi tiểu,
tiêu đờm, mát máu, giải độc, thông kinh mạch, làm ra sữa, khỏi lở sưng đau nhức và
bổ khí an thai.
Lá mướp có vị ngọt, chua, mát, tính hàn, có tác dụng thanh nhiệt, trừ đờm,
chỉ khái, giải độc, chỉ huyết. Dùng trị ho cấp tính và mạn tính, nhiều đờm, đờm dính
máu. Hằng ngày dùng 10 - 15g, sắc uống; hoặc lấy lá tươi, rửa sạch, thêm chút muối
ăn, giã nát, vắt lấy nước uống, trị viêm họng, họng sưng đau. Cịn có tác dụng trừ
phù thũng, trị mụn nhọt sưng đỏ. Có thể lấy lá bánh t , rửa sạch, giã nát, đắp lên
mụn nhọt hoặc lên vết thương để tiêu viêm, tiêu sưng.
Rễ mướp có vị ngọt, tính bình, có tác dụng thơng kinh, hoạt lạc, thanh nhiệt
giải độc, tiêu viêm, thanh trừ nội nhiệt, nhuận tràng, trị phế ung, viêm mũi, viêm
xoang, ho, đau nửa đầu, viêm tuyến vú.
Thân cây mướp có vị ngọt, tính bình, có tác dụng hoạt huyết thơng lạc, thanh
nhiệt giải độc. Sau khi thu hái, đem phơi khô, cắt thành từng đoạn 3-5cm, sao vàng,
nghiền thành bột mịn uống với nước sơi để nguội, ngày 2-3 lần, mỗi lần 8-12g, có
tác dụng thơng mũi, trị bệnh viêm mũi mạn tính, viêm cuốn mũi[14].
Gốc cây mướp, sau khi rửa sạch, cạo bỏ lớp vỏ bên ngồi, thái nhỏ, sao vàng,

sắc uống có tác dụng tiêu viêm. Trị viêm xoang, viêm mũi, mũi ngứa, chảy nước
mũi, nước mũi có mùi hơi, tanh.
Xơ mướp có vị ngọt tính bình, có tác dụng thơng kinh, hoạt lạc, thanh nhiệt,
hóa đàm, lợi thủy, tiêu thũng. Có thể lấy những quả mướp chín, già, khơ trên giàn;
hoặc hái các quả mướp già, phơi khô hoặc sấy khô, bóc bỏ vỏ, bỏ hạt. Khi cần nhiều
xơ mướp, có thể, sau khi thu hái các quả mướp già, bó lại thành bó, ngâm xuống
nước vài ngày cho thịt mướp rữa ra, sau đó rửa sạch xơ, rồi đem phơi khô, sấy khô.
Lấy xơ này, cắt thành từng đoạn 1 - 2cm, sao vàng, nghiền thành bột mịn, uống
ngày 2 - 3 lần, mỗi lần 8 - 10g, để thông kinh, hoạt lạc, trừ phong thấp, lợi tiểu, giải
độc. Dùng trong các trường hợp đau tức sườn ngực, đau cơ.


14

Ngồi ra xơ mướp cịn được ứng dụng để chế tạo gạch ốp, làm bông tắm và
một số dụng cụ trong nhà

Hình 1.6. Xơ mướp làm gạch ốp từ xơ mướp

Hình 1.7. Xơ mướp làm bơng tắm và một sơ vật dụng trong nhà khác
1.4. Phổ hấp phụ nguyên tử (AAS)
1.4.1. Nguyên tắc
Trong điều kiện thường nguyên tử không thu cũng không phát ra năng lượng
dưới dạng bức xạ, lúc này nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Nhưng khi nguyên tử ở
trạng thái hơi tự do, nếu chúng ta kích thích nó bằng một chùm tia sáng đơn sắc có
năng lượng phù hợp, có độ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ đặt trừng của


15

ngun tố đó thì chúng sẽ hấp phụ các tia sáng đó và sinh ra phổ hấp phụ nguyên tử
[15].
Trên cơ sở sự xuất hiện của phổ hấp phụ nguyên tử, chúng ta thấy phổ hấp
thụ nguyê tử được sinh ra khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và ở mức năng
lượng cơ bản. Vì vậy muốn thực hiện được phép đo AAS cần phải thực hiện các
cơng việc sau đây:
Chuyển mẫu phân tích từ trạng thai ban đầu thành trạng thái hơi.
Nguyên tử hóa đám hơi đó, phân li các nguyên tử tạo ra đám hơi nguyên tử
tự do của các nguyên tố cần phân tích trong mẫu để chúng có khả năng hấp thụ bức
xạ đơn sắc.
Chọn nguồn có tia sáng có bước sóng phụ hợp với nguyên tố phân tích và
chiếu vào đám hơi nguyên tử đó. Phổ hấp phụ sẽ xuất hiện.
Nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm sáng sau khi đi
qua môi trường hấp thụ, phân li chũng thành phổ và chọn một vạch phổ cần đo của
nguyên tố phân tích hướng vào khe đo để đo cường độ của nó.
Thu và ghi kết quả đo cường độ vạch phổ hấp thụ.
Cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử
Gọi nồng độ nguyên tố ở mẫu phân tích là C. Từ nhiều kết quả thực nghiệm
chỉ ra rằng, trong một giới hạn nhất định của C, mối quan hệ giữa N và C được xác
định theo cơng thức:
N=k.Cb
Trong đó:
k: hằng số thực nghiệm phụ thuộc điều kiện hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu.
b: hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của nguyên tố. 0 < b ≤ 1.
Với mỗi vạch phổ ta ln tìm được một giá trị C0 mà vối mọi giá trị:
C>C0 thì 0C>C0 thì b=1, lúc này Aλ phụ thuộc tuyến tính C theo phương trình
Aλ=a.Cb
Trong đó:
a: hằng số thực nghiệm, a=k.K

16

1.4.2. Phương pháp đường chuẩn
Cơ sở của phương pháp
Dựa trên sự phụ thuộc của cường độ vạch phổ hấp thụ (hay độ hấp thụ
nguyên tử) vào vùng nồng độ nhỏ của cấu tử cần xác định trong mẫu theo phương
trình Aλ và C.
Kỹ thuật thực nghiệm
Pha chế một dãy dung dịch chuẩn có hàm lượng chất phân tích tăng dần
trong cùng điều kiện về lượng thuốc thử, độ axit…
Đo độ hấp thụ nguyên tử của các nguyên tố nghiên cứu trong dãy dung dịch
chuẩn.
Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ nguyên tử vào nồng
độ các nguyên tố cần nghiên cứu. Đồ thị này được gọi là đường chuẩn.
Pha chế các dung dịch phân tích với điều kiện như dung dịch chuẩn và đem
đo độ hấp thụ nguyên tử. Dựa vào các giá trị độ hấp thụ nguyên tử này và đường
chuẩn tìm được nồng độ nguyên tố cần phân tích trong mẫu phân tích [10].
1.5. Phổ IR và SEM
1.5.1. Phổ hồng ngoại (IR)
Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là dựa vào khả năng hấp thụ bức xạ
hồng ngoại của các phân tử khi dao động. Tuy nhiên, chỉ có những phân tử khi dao
động gây ra sự dao động sự thay đổi momen lưỡng cực điện từ thì mới có hiệu ứng
này.
Ngun tắc của phương pháp này là chiếu một chum tia đơn sắc qua chất ta
cần phân tích với số song nằm trong vùng hồng ngoại, một phần năng lượng bị hấp
thụ sẽ giảm cường độ tia tới. Sự hấp thụ năng lượng này tuân theo định luật Lambe
Beer:
D = lg

Trong đó:
D: mật độ quang

= KdC