Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ mướp và khảo sát khả năng hấp phụ ion pb2+ trong môi trường nước

1

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

NGUYỄN THỊ HOÀI THƢ

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ XƠ MƢỚP VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP
PHỤ ION Pb2+ TRONG MƠI TRƢỜNG NƢỚC

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN KHOA HỌC

Đà Nẵng, 2015


2

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 Pb2+ TRONG MƠI TRƢỜNG NƢỚC

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN KHOA HỌC
Giáo viên hƣớng dẫn
Sinh viên thực hiện
Lớp

: TS. Vũ Thị Duyên
: Nguyễn Thị Hoài Thƣ
: 11CQM

Đà Nẵng, 2015


3

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: Nguyễn Thị Hoài Thƣ
Lớp: 11CQM

1. Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ mƣớp và khảo sát khả
năng hấp phụ ion Pb2+ trong môi trƣờng nƣớc.
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 mƣớp
+ NaOH
+ Axit citric
+ Axit axetic
+ Muối kẽm Pb2+
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 hƣởng đến hiệu suất biến tính xơ mƣớp: nồng độ axit
citric, tỉ lệ rắn : lỏng, thời gian nung; khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất


4

hấp phụ ion kẽm (II) của xơ mƣớp biến tính: pH, thời gian đạt cân bằng, nồng độ xơ
mƣớp, từ đó rút ra nhận xét khả năng hấp phụ ion kẽm (II) của xơ mƣớp biến tính.
1. Giáo viên hƣớng 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


5

LỜI CẢM ƠN

Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin
gửi lời cảm ơn chân thành đến Cô Vũ Thị Duyên
– ngƣời cô đầy tâm huyết đã trực tiếp truyền thụ
cho em những kiến thức quý báu từ những ngày
đầu làm quen với ngành học, cho đến hôm nay –
khi em học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận
văn này. Em xin chân thành cảm ơn Cô.
Em xin cảm ơn các thầy cơ quản lý phịng thí
nghiệm đã giúp đỡ trong suốt quá trình làm thực
nghiệmvà các thầy cô khác trong khoa đã dạy dỗ
em trong suốt bốn năm qua.
Cuối cùng, em xin cảm ơn những ngƣời thân u
trong gia đình đã ln động viên và cổ vũ để em
hồn thành tốt khóa luận của mình.

Đà Nẵng, ngày…tháng…năm 2015

Sinh viên

Nguyễn Thị Hoài Thƣ


6

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AAS

Atomic Absorption Spectrophotometric

IR

Infrared

SEM

Scanning Electron Microscope


7

DANH MỤC CÁC HÌNH
NỘI DUNG

STT

TRANG

1

Hình 1.1: Hình ảnh về cây mƣớp

17

2

Hình 1.2: hình ảnh về xơ mƣớp

19

3

Hình 3.1: Xơ mƣớp ở dạng bột mịn

29

4

Hình 3.2: Ảnh hƣởng của nồng độ axit citric đến hiệu suất

31

hấp phụ ion Pb2+ bằng xơ mƣớp biến tính
5

Hình 3.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ rắn: lỏng đến hiệu suất biến

32

tính xơ mƣớp
6

Hình 3.4. Ảnh hƣởng của thời gian nung đến hiệu suất hấp

33

phụ ion Pb2+ của xơ mƣớp biến tính.
7

Hình 3.5a. Xơ mƣớp chƣa biến tính

34

8

Hình 3.5b. Xơ mƣớp biến tính

34

9

Hình 3.6a. Phổ hồng ngoại của xơ mƣớp chƣa biến tính

35

10

Hình 3.6b. Phổ hồng ngoại của xơ mƣớp biến tính

36

11

Hình 3.7a. Ảnh SEM xơ mƣớp chƣa biến tính

37

12

Hình 3.7b. Ảnh SEM xơ mƣớp biến tính

38

13

Hình 3.8: So sánh khả năng hấp phụ ion Chì (II) giữa

39

ngun liệu thơ và xơ mƣớp biến tính
14

Hình 3.9. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion

40

Pb2+
15

Hình 3.10. Ảnh hƣởng của thời gian khuấy đến hiệu suất
hấp phụ

41


8

16

Bảng 3.11. Ảnh hƣởng của nồng độ xơ mƣớp đến hiệu suất

42

hấp phụ
17

Hình 3.12: Phƣơng trình đƣờng thẳng biểu diễn sự phụ
thuộc của lg(x/m) vào lgCf.

43


9

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU................................................................................................................................ 5
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH...................................................................................................... 7

MỞ ĐẦU.............................................................................................................................. 11
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................................ 14
1.1. Nƣớc .......................................................................................................................... 14
1.1.1. Nƣớc sạch ........................................................................................................... 14
1.1.2. Ô nhiễm nƣớc ..................................................................................................... 14
1.1.3. Nguyên nhân gây ô nhiễm nƣớc ......................................................................... 14
1.1.4. Kim loại Chì (Pb)................................................................................................ 16
1.2. Các phƣơng pháp xử lý Chì trong nƣớc .................................................................... 17
1.2.1. Phƣơng pháp kết tủa hóa học.............................................................................. 17
1.2.2. Phƣơng pháp sinh học do hoạt động của vi sinh vật........................................... 17
1.2.3. Phƣơng pháp hóa lý ............................................................................................ 18
1.3. Giới thiệu về mƣớp ................................................................................................... 18
1.3.1. Đặc điểm sinh trƣởng của cây mƣớp .................................................................. 18
1.3.2. Giá trị sử dụng của xơ mƣớp .............................................................................. 19
1.3.3. Giá trị sử dụng của xơ mƣớp .............................................................................. 20
1.4. Phổ hấp phụ nguyên tử AAS ..................................................................................... 21
1.4.1. Nguyên tắc .......................................................................................................... 21
1.4.2. Phƣơng pháp đƣờng chuẩn ................................................................................. 22
1.5. Phổ IR và SEM.......................................................................................................... 23
1.5.1. Phổ hồng ngoại (IR)............................................................................................ 23
1.5.2. Ảnh SEM ............................................................................................................ 24
CHƢƠNG 2 : NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 25
2.1. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất ................................................................................. 25
2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất ......................................................................................... 25
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ........................................................................... 25
2.2. Phƣơng pháp hấp phụ ................................................................................................ 25
2.2.1. Phƣơng trình mơ tả quá trình hấp phụ ................................................................ 28
2.2.2. Hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc ......................................................................... 30

10

2.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng tới hấp phụ ...................................................................... 31
2.2.4. Ứng dụng của phƣơng pháp hấp phụ .................................................................. 32
2.2.5. Sự hấp phụ của ion kim loại Chì (II) .................................................................. 33
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................................... 33
2.3.1. Thu gom và xử lí xơ mƣớp ................................................................................. 33
2.3.2. Biến tính xơ mƣớp bằng axit citric ..................................................................... 34
2.3.3. Khảo sát một số đặc tính hóa lí của ngun liệu thơ và xơ mƣớp đã biến tính .. 35
2.3.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp phụ ion Chì (II) của xơ mƣớp
biến tính ........................................................................................................................ 36
2.3.5. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ đối vối ion Chì (II) .................................................. 37
2.3.6. So sánh khả năng hấp phụ ion Chì (II) giữa xơ mƣớp chƣa biến tính và xơ mƣớp
biến tính ........................................................................................................................ 37
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................... 39
3.1. Thu gom nguyên liệu và xác định độ ẩm toàn phần của nguyên liệu thơ. ................ 39
3.2. Biến tính xơ mƣớp bằng dung dịch axit citric........................................................... 40
3.2.1. Ảnh hƣởng của nồng độ axit citric ..................................................................... 40
3.2.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ rắn : lỏng ............................................................................ 41
3.2.3. Ảnh hƣởng của thời gian nung ........................................................................... 42
3.3. Các đặc trƣng hóa lý của ngun liệu thơ xơ mƣớp biến tính................................... 45
3.3.1. Phổ IR ................................................................................................................. 45
3.3.2. Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) ................................................................. 47
3.3.3. So sánh khả năng hấp phụ ion Chì (II) giữa nguyên liệu thơ và xơ mƣớp biến
tính ................................................................................................................................ 49
3.4. Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp thụ ion Chì (II).................................. 49
3.4.1. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất hấp thụ........................................................... 49
3.4.2. Ảnh hƣởng của thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ...................................... 50
3.4.3. Ảnh hƣởng của nồng độ xơ mƣớp đến hiệu suất hấp phụ .................................. 51
3.5. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Frieundlich..................................................................... 52

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................... 56


11

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật là q trình
cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn ra ở hầu hết các nƣớc. Điều này tạo điều kiện
thuận lợi cho sự đi lên của nền kinh tế, nhƣng bên cạnh đó góp phần sản sinh ra
lƣợng chất thải độc hại tác động trực tiếp đến sức khỏe con ngƣời và động thực vật.
Các ngành công nghiệp nhƣ thuộc da, điện tử, cơng nghiệp hóa dầu…đã làm nguồn
nƣớc bị ô nhiễm, chúng chứa các ion kim loại Cu, Pb, Ni, Cd,…
Ở Việt Nam vật liệu dùng làm giá thể trong các bể xử lý nƣớc thƣờng là các
vật liệu trơ nhƣ cát, sỏi, xi măng hoặc chất dẻo. Tuy nhiên, các vật liệu này thƣờng
đắt tiền (với chất dẻo đầu tƣ 75 – 200 USD cho mỗi mét khối thể tích xử lý), trọng
lƣợng lớn, chiếm chỗ và dễ gây tắt nghẽn dòng thải của nƣớc chảy qua bể xử lý. Vì
lý do trên mà việc nghiên cứu các phụ phẩm nông nghiệp trong xử lý nƣớc đƣợc
quan tâm bởi ƣu điểm là giá thành rẻ, là vật liệu có thể tái tạo đƣợc và thành phần
chính là các polime dễ biến tính có tính chất hấp phụ cao.
Các vật liệu lignocellulose nhƣ xơ dừa, trấu các loại đậu, xơ dừa,…đã đƣợc
nghiên cứu cho thấy có khả năng hấp phụ ion kim loại nặng (đặc biệt hóa trị II)
trong nƣớc nhờ cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polime nhƣ xenlulozo,
hemixenlulozo, lignin, protein. Bản thân các chất này có khả năng hấp phụ nhƣng
chƣa cao. Một trong các biện pháp đơn giản làm tăng khả năng hấp phụ của các vật
liệu này là biến tính bằng axit citric [3].
Đề tài này trình bày kết quả “nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ mƣớp
và khảo sát khả năng hấp phụ ion Pb2+ trong môi trƣờng nƣớc”
2. Mục tiêu nghiên cứu đề tài

+ Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ mƣớp.
+ Khảo sát khả năng hấp phụ ion Pb2+ trong môi trƣờng nƣớc bằng xơ mƣớp
biến tính
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu


12

+ Đối tƣợng nghiên cứu: Xơ mƣớp
+ Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng phƣơng pháp hóa học để biến tính xơ mƣớp.
Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình biến tính và q trình hấp phụ ion Pb2+
bằng xơ mƣớp biến tính. So sánh khả năng hấp phụ với xơ mƣớp chƣa biến tính.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu.
4.1. Nghiên cứu lý thuyết
Tìm tài liệu về:
+ Tình trạng ơ nhiễm kim loại nặng và kim loại Chì.
+ Các phƣơng pháp hấp phụ và các phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ.
+ Thành phần và tính chất của mƣớp và xơ mƣớp.
+ Phƣơng pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
+ Phổ hồng ngoại IR
+ Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
4.2. Phƣơng pháp thực nghiệm
+ Thu gom và xử lý mẫu xơ mƣớp
+ Xác định độ ẩm tồn phần
+ Khảo sát đặc tính hóa lý của xơ mƣớp: SEM, IR
+ Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình biến tính xơ mƣớp: nồng độ
axit nitric, tỉ lệ rắn: lỏng, thời gian nung.
+ Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp phụ ion Chì bằng xơ mƣớp
biến tính pH, thời gian khuấy, nồng độ của xơ mƣớp 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 chun
ngành hóa – mơi trƣờng.


13

+ Tận dụng đƣợc nguồn nguyên liệu phế thải chế tạo vật liệu hấp phụ góp phần
giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trƣờng.
6. Bố cục đề tài
Khóa luận gồm có 46 trang, bao gồm các phần:
Mở đầu (3 trang)
Chƣơng 1: Tổng quan lý thuyết (19 trang)
Chƣơng 2: Thực nghiệm và phƣơng pháp nghiên cứu (6 trang)
Chƣơng 3: Kết quả và bàn luận (16 trang)
Kết luận và kiến nghị (1 trang)
Với 7 tài liệu tham khảo gồm 7 tài liệu Tiếng Việt.


14

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Nƣớc
Nƣớc là nguồn tài nguyên quý giá, rất cần thiết cho hoạt động sống của con
ngƣời cũng nhƣ các sinh vật nhƣng không phải là vô tận. Nƣớc cần cho mọi sự sống
và phát triển, nƣớc vừa là môi trƣờng, vừa là đầu vào cho các q trình sản xuất
nơng nghiệp, cơng nghiệp. Khơng có một sinh vât nào, thậm chí sinh vật sơ đẳng
nhất lại không đƣợc cấu tạo từ nƣớc hoặc không cần nƣớc
Là hợp chất hóa học của oxy và hidro, có cơng thức hóa học là

. Với các

tính chất hóa lý đặc biệt (tính lƣỡng cực, liên kết hidro,..) nƣớc là một chất rất quan
trọng trong nhiều ngành khoa học và trong đời sống.
1.1.1. Nƣớc sạch
Nƣớc sạch theo quy chuẩn quốc gia là nƣớc đáp ứng các chỉ tiêu theo quy định
của Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lƣợng nƣớc sinh hoạt - QCVN
02:2009/BYT do Bộ Y tế ban hành ngày 17/6/2009. Nhƣ vậy, một nguồn nƣớc cấp
đƣợc công nhận là nƣớc sạch phải đảm bảo tất cả các chỉ tiêu trong QCVN này.
1.1.2. Ơ nhiễm nƣớc
Hiện tƣợng ơ nhiễm nƣớc xảy ra khi các loại hóa chất độc hại, các loại vi
khuẩn gây bệnh, virus, kí sinh trùng phát sinh từ các nguồn thải khác nhau nhƣ chất
thải công nghiệp từ các nhà máy sản xuất, các loại rác thải của các bệnh viện, rác
thải sinh hoạt bình thƣờng của con ngƣời hay hóa chất, thuốc trừ sâu, phân bón hữu
cơ.. sử dụng trong sản xuất nơng nghiệp đƣợc đẩy ra các ao, hồ, song, suối hoặc
ngâm xuống lòng đất mà không qua xử lý hoặc với khối lƣợng quá lớn vƣợt quá khả
năng tự điều chỉnh và tự làm sạch của các loại ao, hồ, sông, suối.
1.1.3. Nguyên nhân gây ô nhiễm nƣớc
1.1.3.1. Đại cƣơng về kim loại nặng
Kim loại nặng có thể tồn tại trong khí quyển (dạng hơi), thủy quyển (muối hòa
tan), địa quyển (dạng rắn khơng hịa tan, khống, quặng..), và sinh quyển (trong cơ


15

thể ngƣời, động thực vật). Cũng nhƣ nhiều nguyên tố khác, các kim loại nặng có thể
cần thiết cho sinh vật, cây trồng hoặc động vật, hoặc không cần thiết. Với những
kim loại cần thiết đối với sinh vật cần lƣu ý về hàm lƣợng của chúng trong sinh vật.
Nếu q ít sẽ ảnh hƣởng tới q trình trao đổi chất, còn quá nhiều sẽ gây ngộ độc.
Nhƣ vậy sẽ tồn tại một khoảng hàm lƣợng tối ƣu của kim loại, ở giá trị này sẽ có tác
động tích cực lên sự phát triển hoặc sản phẩm của quá trình trao đổi chất.

Các kim loại nặng không phân bố đều trong các thành phần môi trƣờng cũng
nhƣ ngay cả trong một thành phần môi trƣờng cho nên hàm lƣợng kim loại nặng ở
một số khu vực địa phƣơng thƣờng có ý nghĩa trong q trình tuần hồn của kim
loại. Một số kim loại nặng tồn tại trong nƣớc ở dạng hồn tan nhƣng cũng có nhiều
kim loại nặng lại tạo thành trong nƣớc ở dạng khó tan và tham gia vào các chuyển
hóa sinh học.
1.1.3.2. Ngun nhân ơ nhiễm kim loại nặng
Về nguyên nhân: Theo tổ chức y tế thế giới WHO đƣa ra một số nguyên nhân
gây ô nhiễm nguồn nƣớc nhƣ sau:
1. Nhiễm bẩn do các chất hữu cơ phân hủy từ động thực vật và các chất thải
công nghiệp.
2. Nhiễm bẩn do vi trùng, virus.
3. Nhiễm bẩn do các chất thải công nghiệp, chất thải rắn.
4. Nhiễm bẩn do dầu mỏ và các sản phẩm của dầu mỏ.
5. Nhiễm bẩn do các chất tẩy rửa tổng hợp trong sinh hoạt và công nghiệp.
6. Nhiễm bẩn do các chất phóng xạ.
7. Nhiễm bẩn do các hóa chất bảo vệ thực vật.
8. Nhiễm bẩn do các chất hữu cơ tổng hợp sử dụng trong công nghiệp.
9. Nhiễm bẩn do chất vơ cơ làm phân bón dùng trong nơng nghiệp.
10. Nhiễm bẩn do từ các nhà máy nhiệt điện.


16

Ngồi ra, cịn rất nhiều ngun nhân khác gây ơ nhiễm nƣớc ảnh hƣởng đến
môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời, trong đó phải kể đến kim loại nặng Pb đƣợc sản
sinh ra trong quá trình sinh hoạt của của con ngƣời (pin, ắc quy) cũng nhƣ hoạt động
công nghiệp của nhà máy gây ngộ độc không nhỏ cho sinh vật và con ngƣời.
1.1.4. Kim loại Chì (Pb)
1.1.4.1. Vai trị của Chì (Pb)

Chì đã đƣợc con ngƣời biết đến từ thời thƣợng cổ. Chì trong vỏ trái đất ứng
với thành phần thạch quyển chiếm 1,6x

% về khối lƣợng. Galen (PbS) là quặng

chì quan trọng nhất trong cơng nghiệp, ngồi ra cịn gặp chì trong quặng xeruzit
(PbC
Chì là thành chính tạo nên ắc quy sử dụng cho xe, chất nhuộm trắng trong sơn.
Chì đƣợc sử dụng nhƣ thành phần màu trong tráng men, đƣợc dùng làm các
tấm ngăn để chống phóng xạ hạt nhân…
1.1.4.2. Chì tồn tại trong nƣớc
Chì có trong nƣớc là do 3 ngun nhân chính:
+ Do Chì đƣợc dùng trong việc chế tạo các tút nối của hệ thống dẫn nƣớc.
+ Do Chì trong khói bụi của phƣơng tiện đi lại ở những nơi sản xuất Chì và
acquy.
+ Do Chì có trong nƣớc thải của các ngành cơng nghiệp.
1.1.4.3. Tác hại của Chì (Pb)
Trong sản xuất cơng nghiệp thì Pb có vai trị quan trọng, tuy nhiên đây là
ngun tố kim loại có tính độc cao đối với cơ thể ngƣời và sinh vật. Việc nhiễm độc
Pb có thể là cấp tính hoặc tích lũy nhiều năm qua chuỗi thức ăn của hệ sinh thái.
Khơng khí, nƣớc, và thực phẩm bị ô nhiễm Pb đều rất nguy hiểm cho mọi ngƣời,
nhất là trẻ em đang phát triển và động vật. Pb làm sự phát triển bộ não trẻ em bị ảnh


17

hƣởng. Pb ức chế mọi hoạt động của enzyme, không chỉ ở não mà còn ở các bộ phận
tạo máu, nó là tác nhân phá hủy hồng cầu.
Khi hàm lƣợng Chì trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản q trình sử
dụng oxi để oxi hóa glucoza tạo ra năng lƣợng cho quá trình sống, làm cơ thể mệt

mỏi. Ở nồng độ cao hơn (>0,8 ppm) có thể gây nên thiếu máu do thiếu hemoglobin.
Hàm lƣợng chì trong máu nằm trong khoảng >0,5 – 0,8ppm gây ra sự rối loạn chất
năng của thận và phá hủy não. Xƣơng là nơi tàng trữ tích tụ chì trong cơ thể, ở đó
chì tƣơng tác với phot phat trong xƣơng rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể và
thể hiện độc tính của nó.
1.2. Các phƣơng pháp xử lý Chì trong nƣớc
1.2.1. Phƣơng pháp kết tủa hóa học
Phƣơng pháp này dựa trên nguyên tắc là độ hòa tan của kim loại trong dung
dịch phụ thuộc vào độ pH. Ở một giá trị pH nhất định của dung dịch, nồng độ kim
loại vƣợt q nồng độ bão hịa thì xuất hiện kết tủa. Để có kết tủa Pb2+ thì ở pH
kiềm yếu hoặc kiềm. Để điều chỉnh pH, các hóa chất thƣờng dùng là sữa vôi, soda
và xút. Nhƣng phƣơng pháp này có nhƣợc điểm là nƣớc sau xử lý bị kiềm hóa nên
phải xử lý kiềm. Nhƣ vậy chi phí xử lý sẽ tăng lên rất nhiều, khơng có hiệu quả kinh
tế.
1.2.2. Phƣơng pháp sinh học do hoạt động của vi sinh vật
Dựa trên nguyên tắc một số loài thực vật, vi sinh vật trong nƣớc sử dụng kim
loại nhƣ chất vi lƣợng trong quá trình phát triển khối nhƣ bèo tây, bèo tổ ong,
tảo,..với phƣơng pháp này, nƣớc thải phải có nồng độ kim loại nặng nhỏ hơn 60mg/l
và phải có đủ chất dinh dƣỡng (N, P) và các nguyên tố vi lƣợng cần thiết khác cho
sự phát triển của chúng.
Phƣơng pháp này cũng có rất nhiều hiệu quả. Nhƣng ta sử dụng sinh vật sống
để xử lý thì việc tìm hiểu các yếu tố mơi trƣờng nhƣ: thời gian sinh trƣởng phát
triển, nhiệt độ, khí hậu, thổ nhƣỡng, chất dinh dƣỡng, nồng độ kim loại nặng…phù
hợp là điều khó thực hiện, nên phƣơng pháp này cũng ít đƣợc áp dụng vào thực tế.


18

1.2.3. Phƣơng pháp hóa lý
Là phƣơng pháp quan trọng làm sạch nƣớc, bao gồm rất nhiều các phƣơng

pháp khác nhau. Trong đó phƣơng pháp hấp phụ có rất nhiều ƣu điểm và đƣợc sử
dụng phổ biến nhất.
1.3. Giới thiệu về mƣớp
1.3.1. Đặc điểm sinh trƣởng của cây mƣớp
Mƣớp

hƣơng hay mƣớp

ta, mƣớp

gối,

có

tên

khoa

học

là Luffa

aegyptiaca hay Luffa cylindrica (tên cũ), là một lồi thuộc chi Mƣớp (Luffa),
tên tiếng Anh là Smooth Luffa hay Egyptian Luffa. Đây là loài cây bản địa của Bắc
Phi.
Mƣớp là một loại cây thảo dạng dây leo. Lá mọc so le, dạng tim, có 5-7 thùy
có răng. Hoađơn 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.

19

Hình 1.1. Hình ảnh về cây mướp
Thành phần hóa học: Quả chứa chất đắng, saponin, chất nhầy, xylan, mannan,
galactan, lignin, mỡ, protein 1,5%. Trong quả tƣơi có nhiều choline, phytin, các acid
amin tự do: lysin, arginin, acid aspartic, glycin, threonin, acid glutamic, alanin,
tryptophan, phenylalanin và leucin. Hạt chứa một chất đắng là cucurbitacin B, một
saponin đắng kết tinh khi thuỷ phân cho acid oleonolic và một sapogenin trung tính;
cịn có một saponin khác.
1.3.2. Giá trị sử dụng của xơ mƣớp
Cây mƣớp hƣơng đƣợc trồng để lấy quả xanh và đƣợc dùng nhƣ một loại rau,
hoặc đƣợc trồng làm cảnh. Xơ từ quả chín đƣợc dùng làm vật cọ rửa. Mƣớp hƣơng
cũng đƣợc sử dụng trong đơng y.
-

Xơ Mƣớp có vị ngọt, tính bình, có tác dụng thanh nhiệt giải độc, hoạt huyết

thơng lạc, lợi niệu tiêu thũng.
-

Lá Mƣớp có vị đắng, chua, hơi hàn; có tác dụng chỉ huyết, thanh nhiệt giải

độc, hoá đàm chỉ khái.


20

-

Hạt Mƣớp có vị hơi ngọt, tính bình; có tác dụng thanh nhiệt hố đàm, nhuận

táo, sát trùng.
-

Dây Mƣớp có vị ngọt, tính bình; có tác dụng thơng kinh hoạt lạc, chỉ khái hố

-

Rễ Mƣớp có vị ngọt, tính bình; có tác dụng thanh nhiệt giải độc.

-

Quả Mƣớp có vị ngọt, tính mát; có tác dụng thanh nhiệt hố đàm, lƣơng

đàm.

huyết giải độc.
Công dụng:
-

Quả Mƣớp thƣờng dùng ăn chữa đƣợc chứng đậu sởi, khỏi lở sƣng đau nhức,

lại kích thích sự tiết sữa ở các bà mẹ đang nuôi con và tăng cƣờng sự tuần hoàn.
-

Xơ Mƣớp thƣờng dùng trị gân cốt đau nhức, đau mình mẩy ngực sƣờn, bế

kinh, sữa chảy không thông, viêm tuyến sữa, thuỷ thũng.
-

Lá dùng trị ho gà, ho, nắng nóng miệng khát; dùng ngồi trị vết thƣơng chảy

máu ghẻ lở, bệnh mụn.
-

Hạt dùng trị ho nhiều đờm, giun đũa, đái khó.

-

Dây Mƣớp dùng trị đau lƣng, ho, viêm mũi, viêm nhánh khí quản.

-

Rễ dùng trị viêm mũi, viêm các xoang phụ của mũi.

1.3.3. Giá trị sử dụng của xơ mƣớp
Xơ mƣớp (retinervus Luffae Fructus), thƣờng gọi là Ty qua lạc, Quả tƣơi
(Fructus Luffae), thƣờng gọi là Sinh ty qua. Lá, dây, rễ, hạt cũng đƣợc dùng.


21

Hình 1.2. Hình ảnh về xơ mƣớp
1.4. Phổ hấp phụ nguyên tử AAS
1.4.1. Nguyên tắc
Trong điều kiện thƣờng nguyên tử không thu cũng không phát ra năng lƣợng
dƣới dạng bức xạ, lúc này nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Nhƣng khi nguyên tử ở
trạng thái hơi tự do, nếu chúng ta kích thích nó bằng một chùm tia sáng đơn sắc có
năng lƣợng phù hợp, có độ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ đặt trừng của

nguyên tố đó thì chúng sẽ hấp phụ các tia sáng đó và sinh ra phổ hấp phụ nguyên tử.
Trên cơ sở sự xuất hiện của phổ hấp phụ nguyên tử, chúng ta thấy phổ hấp thụ
nguyê tử đƣợc sinh ra khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và ở mức năng
lƣợng cơ bản. Vì vậy muốn thực hiện đƣợc phép đo AAS cần phải thực hiện các
cơng việc sau đây:
-

Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu thành trạng thái hơi.


22

-

Nguyên tử hóa đám hơi đó, phân li các nguyên tử tạo ra đám hơi nguyên tử tự

do của các ngun tố cần phân tích trong mẫu để chúng có khả năng hấp thụ bức xạ
đơn sắc.
-

Chọn nguồn có tia sáng có bƣớc sóng phụ hợp với nguyên tố phân tích và

chiếu vào đám hơi ngun tử đó. Phổ hấp phụ sẽ xuất hiện.
-

Nhờ một hệ thống máy quang phổ, ngƣời ta thu toàn bộ chùm sáng sau khi đi

qua môi trƣờng hấp thụ, phân li chũng thành phổ và chọn một vạch phổ cần đo của
nguyên tố phân tích hƣớng vào khe đo để đo cƣờng độ của nó.
-

Thu và ghi kết quả đo cƣờng 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 đƣợc 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.
Với mỗi vạch phổ ta luôn tìm đƣợc một giá trị

mà với mọi giá trị:

-C>

thì 0 < b < 1, lúc này Aλ không phụ thuộc vào tuyến tính C.

-C<

thì b = 1, lúc này Aλ phụ thuộc vào tuyến tính C theo phƣơng trình:

Aλ = a.
Trong đó:
a: là hằng số thực nghiệm, a = K.k
1.4.2. Phƣơng pháp đƣờng chuẩn

23

1.4.2.1. Cơ sở của phương pháp
Dựa trên sự phụ thuộc của cƣờng 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 phƣơng
trình Aλ = a.

. Để có sự phụ thuộc tuyến tính giữa Aλ và C.

1.4.2.2. Kỹ thuật thực nghiệm
Pha chế một dãy dung dịch chuẩn có hàm lƣợng chất phân tích tăng dần trong
cùng điều kiện về lƣợng 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 đƣợc gọi là đƣờng chuẩn.
Pha chế các dung dịch phân tích với điều kiện nhƣ dung dịch chuẩn và đem đo
độ hấp thụ nguyên tử. Dựa vào các giá trị độ hấp thụ nguyên tử này và đƣờng chuẩn
tìm đƣợc nồng độ nguyên tố cần phân tích trong mẫu phân tích.
1.5. Phổ IR và SEM
1.5.1. Phổ hồng ngoại (IR)
Cơ sở lý thuyết của phƣơng 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 lƣỡng cực điện từ thì mới có hiệu ứng này.
Ngun tắc của phƣơng 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 lƣợng bị hấp
thụ sẽ giảm cƣờng độ tia tới. Sự hấp thụ năng lƣợng này tuân theo định luật Lambe
Beer:

D = lg = KdC

Trong đó:
- D: mật độ quang


24

- I,

: cƣờng độ ánh sáng trƣớc và sau khi đi qua chất phân tích.

- C: nồng độ chất phân tích
K: Hệ số hấp phụ
D: chiều dày chất phân tích
- T = I/ : độ truyền qua.
Độ dài liên kết giữa các nguyên tử và góc hóa trị tăng giảm tuần hoàn do phân
tử bị hấp thụ năng lƣợng sẽ làm xê dịch các hạt nhân nguyên tử xung quanh vị trí
cân bằng của nó. Đƣờng cong biễu diễn phụ thuộc của độ truyền qua vào nƣớc sóng
đƣợc gọi là phổ hồng ngoại. Trên phổ hồng ngoại sẽ xuất hiện những bƣớc sóng đặc
trƣng bằng các điểm cực đại của mỗi nhóm chức hoặc mỗi liên kết. Căn cứ vào điểm
cực đại này có thể xác định đƣợc liên kết giữa các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử,
từ đó xác định đƣợc cấu trúc của chất nghiên cứu.
1.5.2. Ảnh SEM
Nguyên tắc của phƣơng pháp là dùng chùm điện tử để tạo ảnh của mẫu nghiên
cứu, ảnh đó khi đến màng huỳnh quang có thể đạt độ phóng đại rất lớn từ hàng
nghìn đến hàng chục nghìn lần.
Chùng điện tử đƣợc tạo catot qua hai tụ quang sẽ đƣợc hội tụ lên mẫu nghiên
cứu. Chùm điện tử đập vào mẫu phát ra các điện tử phản xạ thứ cấp. Mỗi điện tử
phát xạ này qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đổi thành tín hiệu sáng, chúng
đƣợc khuếch đại đƣa vào mạng lƣới điều khiển tạo độ sáng trên màn hình. Mỗi
điểm trên mẫu nghiên cứu cho một điểm trên màn hình. Độ sáng tối trên màn hình

tùy thuộc lƣợng điện tử thứ cấp phát ra từ bộ thu, đồng thời còn phụ thuộc vào sự
khuếch tán bề mặt của mẫu nghiên cứu.Đặc biệt, do sự hội tụ của các chùm tia nên
có thể nghiên cứu cả phần bên trong của vật chất.
Nhƣ vậy, bằng phƣơng pháp SEM ta có thể quan sát cấu trúc bề mặt của vật
nghiên cứu, từ đó cho thấy đƣợc cấu trúc xốp và khích thƣớc hình học của mẫu.


25

CHƢƠNG 2 : NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất
2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất
- Xơ mƣớp lấy từ Tiên Phƣớc – Quảng Nam đem phơi khô.
- Axit citric tinh thể xuất xứ Trung Quốc.
- PbSO4.5H2O xuất xứ Trung Quốc.
- Các hóa chất thơng dụng khác, các hóa chất sử dụng thuộc loại tinh khiết
phân tích.
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu
- Máy khuấy từ
- Máy sấy MEMERT (Đức)
- Cân phân tích MYWEIGH i201 (Mỹ)
- Máy đo phổ hồng ngoại (IR)
- Máy pH Meter 3310 (Hãng JENWAY – Đức)
- Phiễu lọc puchner
- Máy xay
- Và các dụng cụ thí nghiệm khác nhƣ: cốc thủy tinh, phễu thủy tinh, bình định
mức, bình tam giác, ống đong, pipet, giấy lọc…
2.2. Phƣơng pháp hấp phụ
Sự hấp phụ:
Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí – rắn, lỏng –

rắn, khí – lỏng, lỏng – lỏng)
Chất hấp phụ là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử ở
pha khác, nằm tiếp xúc với nó.