Dự đoán khả năng hấp phụ ion kim loại nặng trong dung dịch nước của lá cây để làm vật liệu hấp phụ bằng phương pháp phân tích quang phổ hồng ngoại biến đổi fourier (FTIR)

Nội dung trình bày kết quả cho thấy khả năng hấp phụ tối đa của mỗi lá là khác nhau và phụ thuộc vào bản chất và số lượng các nhóm chức hợp chất hữu cơ có sẵn trong lá. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Dự đoán khả năng hấp phụ ion kim loại nặng trong dung dịch nước của lá cây để làm vật liệu hấp phụ bằng phương pháp phân tích quang phổ hồng ngoại biến đổi fourier (FTIR) Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 21, Số 2/2016 DỰ ĐOÁN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG DUNG DỊCH NƯỚC CỦA LÁ CÂY ĐỂ LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ HỒNG NGOẠI BIẾN ĐỔI FOURIER (FTIR) Đến tòa soạn 7 - 3 - 2016 Nguyễn Văn Sức Khoa Công nghệ Hóa học, trường đại học Sư phạm và Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh SUMMARY PREDICTION OF HEAVY METAL ION ADSORPTION ABILITY FROM AQUEOUS SOLUTION OF PLANT LEAVES TO USE AS ADSORBENTS BY METHOD OF INFRARED SPECTROSCOPY FOURIER TRANSFORM (FTIR) ANALYSIS Five samples of fresh leaves from different plants including tea leaves (camellia sisensis), almond leaves (Terminalia), breast milk leaves (chrysophyllum cainito), hyacinth leaves (eichhornia) and leaves of wedelia chinensis (sphagneticola) were qualitative analyzed by FTIR spectra to determine function organic groups that can bind with heavy metal ions. The main purpose of our study is to predict their adsorption ability for removal of heavy metal ions from aqueous solution. The results obtained shown that all leaves contain different function groups such as the hydroxyl group (-OH) and carboxyl group (-COOH), which are the adsorption sites and have an important role in combination with heavy metal ions. To compare the absorption of each type of plant leaf, the maximum adsorption capacity, Qmax, for Cd2+ ions was determined using the Langmuir adsorption isotherm model. Results showed that the maximum adsorption capacity of each leaf was different and depended on the nature and amount of functional groups of organic compounds which are available in the leaves. Keywords: Plant leaf, FTIR spectra, Adsorption, Biosorbent, Heavy metals 105 1. MỞ ĐẦU Ô nhiễm kim loại nặng trong các nguồn nước đã trở thành một vấn đề hết sức nghiêm trọng ở Việt nam. Nguồn ô nhiễm là nước thải từ các khu công nghiệp, các làng nghề không được xử lý thải trực tiếp ra môi trường. Sử dụng các nguồn nước mặt và nước ngầm bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ gây ra những hiệu ứng nguy hại đối sức khỏe con người [1]. Để hạn chế mức nồng độ cho phép của kim loại nặng, cần phải có những phương pháp xử lý một cách triệt để các nguồn nước thải chứa kim loại nặng trước khi thải ra môi trường. Hiện nay, để loại bỏ ion kim loại nặng trong các nguồn nước bị ô nhiễm, một số các phương pháp đã được sử dụng như phương pháp hấp phụ, phương pháp kết tủa và phương pháp lọc màng [2]. Phương pháp hấp phụ được xem là một phương pháp có hiệu quả nhất về kỹ thuật và kinh tế vì nó không phức tạp, có giá thành thấp và có thể loại bỏ ion kim loại ở nồng độ rất loãng. Trong những năm gần đây, vật liệu hấp phụ sinh học có nguồn gốc từ thực vật như lá các loại cây đang được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trong phương pháp hấp phụ [3]. Lá cây có khả năng hấp phụ ion kim loại nặng vì trong các tế bào của nó chứa các hợp chất hữu cơ như cellulose, hemicellulose, pectins, lignin, chlorophyll, carotene, anthocyanin và tannin. Các hợp chất hữu cơ này mang các nhóm chức carboxylic, phenolic, hydroxy, carbonyl và nhóm hydroxyl có thể liên kết với ion kim loại bằng sự proton hóa hoặc cho nhận điện tử để tạo thành phức chelat [4]. Tuy nhiên, khả năng hấp phụ ion kim loại của mỗi loại lá cây phụ thuộc chủ yếu vào sự có mặt của các nhóm chức đã nêu ra ở trên. Do vậy, việc lựa chọn mẫu lá cây thích hợp để làm vật liệu hấp phụ đối với mỗi ion kim loại hoặc nhóm ion kim loại cần phải phải biết trước thành phần các nhóm chức hữu cơ có trong lá cây. Để giải quyết vấn đế này, chúng tôi đã sử dụng phương pháp phân tích quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) để định tính các nhóm chức trong lá chè (camellia sisensis), lá bàng (Terminalia), lá cây vú sữa (chrysophyllum cainito), lá lục bình (eichhornia) và lá sài đất (sphagneticola) với mục đích là để sử dụng chúng làm vật liệu hấp phụ. Dựa trên phổ FTIR, các nhóm chức trong các loại lá cây nói trên có khả năng liên kết với ion kim loại đã được nhận diện. Mặt khác, Để đánh giá khả năng hấp phụ ion kim loại của mỗi loại lá cây, cân bằng hấp phụ đối với quá trình hấp phụ ion Cd2+ đã được nghiên cứu để xác định dung lượng hấp phụ cực đại, Qmax, bằng mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 106 trong phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir: 2.1. Vật liệu Mẫu của mỗi loại lá cây có khối lượng 500 g được rửa vài lần bằng nước máy để loại hết bùn, đất, sau đó rửa bằng nước cất và sấy ở nhiệt độ 80 0C trong thời gian 3 giờ. Mẫu lá được nghiền thành bột và rây lấy kích thước từ 0,250,30 mm. (1) Trong đó qe là dung lượng hấp phụ lúc cân bằng (mg/g), KL là hằng số Langmir (L/g), Ce là nồng độ ion Cd2+ trong pha lỏng lúc cân bằng (mg/g), Qmax là dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g). Hằng số Langmuir, KL và Q được xác định bằng phần mềm Solver của Microsoft Excel. 3. KẾT QUẢ VÀ TH ...