Nghiên cứu quy trình biến tính chất hấp phụ sinh học rau ngót (Sauropus androgynus) để xử lý ion chì trong nước

Nghiên cứu này tập trung vào khả năng loại bỏ Pb2+ bằng việc sử dụng lá SA, được tăng cường hiệu quả hấp phụ thông qua biến đổi bề mặt bằng natri hydroxit (NaOH). Mẫu vật liệu được chuẩn bị và được đặc trưng bằng SEM và FT-IR. Hiệu suất của vật liệu trước và sau khi biến tính được đo lường bằng cách xử lý Pb2+ trong môi trường nước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu quy trình biến tính chất hấp phụ sinh học rau ngót (Sauropus androgynus) để xử lý ion chì trong nướcDOI: 10.31276/VJST.66(10DB-HH).45-49 Khoa học Tự nhiênHóa học; Khoa học Kỹ thuật và Công nghệKỹ thuật hóa học; Kỹ thuật môi trường Nghiên cứu quy trình biến tính chất hấp phụ sinh học rau ngót (Sauropus androgynus) để xử lý ion chì trong nước Nguyễn Thị Mai1, Bùi Văn Nhâm1, Chu Thị Bảo Trân1, Cao Mẫn Bình1, Lê Văn Dũng2, Vũ Anh Tuấn1* 1 Trường Hóa và Khoa học Sự sống, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1 Đại Cồ Việt, phường Bách Khoa, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam 2 Viện Nghiên cứu Khoa học Hậu cần Quân sự, Học viện Hậu cần, phường Ngọc Thụy, quận Long Biên, Hà Nội, Việt Nam Ngày nhận bài 12/9/2024; ngày chuyển phản biện 15/9/2024; ngày nhận phản biện 15/10/2024; ngày chấp nhận đăng 20/10/2024 Tóm tắt: Rau ngót, tên khoa học là Sauropus androgynus (SA) có chứa nhiều hợp chất như cellulose, hemicellulose, lignin và pectin, có khả năng tạo liên kết với các ion kim loại nhờ các nhóm chức như hydroxyl (-OH), carboxyl (-COOH), amit bậc 2 (-CONH), amin (-NH, NH2). Tuy nhiên, bề mặt lá nguyên bản có ít vị trí hấp phụ. Nghiên cứu đã tiến hành biến đổi bề mặt của SA bằng cách sử dụng dung dịch NaOH để tạo ra một chất hấp phụ sinh học mới mang tên Sauropus androgynus biến tính (MSA). Kết quả cho thấy, hiệu suất hấp phụ của MSA đã tăng từ 49,64 lên đến 80% trong 30 phút, khi thực hiện ở điều kiện pH6 với 0,1 g vật liệu và ở nhiệt độ phòng. Để đặc trưng hình thái cấu trúc, nghiên cứu đã tiến hành phân tích mẫu vật bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) và phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR). Quá trình biến đổi bề mặt đã làm thay đổi rõ rệt cấu trúc và khả năng hấp phụ của MSA. Bên cạnh đó, điều kiện tối ưu để biến đổi bề mặt được xác định là nhiệt độ 40oC, thời gian khuấy trộn trong 2 giờ và nồng độ NaOH là 0,1 M. Những kết quả thực nghiệm này không chỉ chứng minh khả năng hấp phụ vượt trội của MSA so với SA mà còn mở ra tiềm năng cho các nghiên cứu tiếp theo về việc cải tiến chất hấp phụ sinh học thông qua các kỹ thuật biến đổi bề mặt. Từ khóa: biến tính bề mặt, chất hấp phụ sinh học, kim loại nặng, rau ngót, rau ngót biến tính. Chỉ số phân loại: 1.4, 2.4, 2.7 Research on the process of modifying the bio-adsorbent of Sauropus androgynus to treat ion heavy metals Pb2+ in water Thi Mai Nguyen1, Van Nham Bui1, Thi Bao Tran Chu1, Man Binh Cao1, Van Dung Le2, Anh Tuan Vu1* 1 School of Chemistry and Life Sciences, Hanoi University of Science and Technology, 1 Dai Co Viet Street, Bach Khoa Ward, Hai Ba Trung District, Hanoi, Vietnam 2 Military Logistics Scientific Research Institute, Military Academy of Logistics, Ngoc Thuy Ward, Long Bien District, Hanoi, Vietnam Received 12 September 2024; revised 15 October 2024; accepted 20 October 2024 Abstract: Sauropus androgynus (SA) leaves contain many compounds such as cellulose, hemicellulose, lignin and pectin, which can form bonds with metal ions thanks to functional groups such as hydroxyl (-OH), carboxyl (-COOH), secondary amides (-CONH), amines (-NH, NH2). However, the intact leaf surface only provides a few adsorption sites. In this study, the surface of SA leaves was modified with NaOH solution, resulting in a new biological adsorbent referred to as modified Sauropus androgynus (MSA). The results showed that the adsorption performance of MSA increased from 49.64 to 80% within 30 min at a pH6, using 0.1 g of material at room temperature. To characterise the structural morphology, the samples were analysed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). The surface modification process significantly changed the structure and adsorption capacity of MSA. In addition, a temperature of 40oC, a stirring time of 2 hours and a NaOH concentration of 0.1 M were determined as optimal conditions for surface modification. These experimental results not only demonstrated that the adsorption capacity of MSA was significantly superior to that of the SA, but also highlighted the further potential studies on the improvement of biological adsorbents through surface modification techniques. Keywords: bio-adsorbent, heavy metal, modification of Sauropus androgynus, Sauropus androgynus, surface modification. Classification numbers: 1.4, 2.4, 2.7 * Tác giả liên hệ: Email: tuan.vuanh@hust.edu.vn 66(10ĐB-HH) 10.2024 45Khoa học Tự nhiênHóa học; Khoa học Kỹ thuật và Công nghệKỹ thuật hóa học; Kỹ thuật môi trường1. Đặt vấn đề phụ thông qua biến đổi bề mặt bằng natri hydroxit (NaOH). Mẫu vật liệu được chuẩn bị và được đặc trưng bằng SEM Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của các hoạt động kinh và FT-IR. Hiệu suất của vật liệu trước và sau khi biến tínhtế - kỹ thuật làm cho đời sống con người ngày càng được được đo lường bằng cách xử lý Pb2+ trong môi trường nước.nâng cao, nhưng mặt trái của nó là thải ra môi trường nhiều Quy trình tổng hợp vật liệu được nghiên cứu thông qua việcchất độc hại. Trong đó, nước thải công nghiệp, vốn là nguồn điều chỉnh nhiệt độ, thời gian khuấy và hàm lượng NaOH sử ...