Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu biến tính làm pha tĩnh cho chiết pha rắn, tách kim loại vết

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------------- ĐẶNG NGỌC ĐỊNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRẤU BIẾN TÍNH LÀM PHA TĨNH CHO KỸ THUẬT CHIẾT PHA RẮN VÀ ỨNG DỤNG TRONG TÁCH, LÀM GIÀU, XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT MỘT SỐ ION KIM LOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI - 2016 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------------- ĐẶNG NGỌC ĐỊNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRẤU BIẾN TÍNH LÀM PHA TĨNH CHO KỸ THUẬT CHIẾT PHA RẮN VÀ ỨNG DỤNG TRONG TÁCH, LÀM GIÀU, XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT MỘT SỐ ION KIM LOẠI Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 62440118 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. NGUYỄN XUÂN TRUNG 2. PHẠM THỊ NGỌC MAI XÁC NHẬN NCS ĐÃ CHỈNH SỬA THEO QUYẾT NGHỊ CỦA HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN ÁN Người hướng dẫn khoa học Chủ tịch hội đồng đánh giá Luận án Tiến sĩ PGS. Nguyễn Xuân Trung PGS.

Trần Chương Huyến HÀ NỘI - 2016 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan danh dự đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nghiên cứu sinh Đặng Ngọc Định 1 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Hóa phân tích - Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiện - Đại học Quốc gia Hà Nội. Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin cảm ơn PGS.

Nguyễn Xuân Trung và PGS. Phạm Thị Ngọc Mai người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thiện luận án này. Tôi xin cảm ơn PGS. Tạ Thị Thảo đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu.

Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy, Cô trong Bộ môn Hoa phân tích; Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiện - Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận án. Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Công nghiệp Việt Trì, ban chủ nhiệm Khoa kỹ thuật phân tích đã quan tâm, tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu, xin cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè đã động viên, khích lệ và ủng hộ tôi trong quá trình hoàn thành luận án. Xin cảm ơn các anh, chị, các bạn, các em cùng nghiện cứu tại phòng thí nghiệm đã động viên tôi trong suốt thời gian nghiên cứu. Để hoàn thành luận án, tôi dành lời cảm ơn tới người thân trong gia đình đã hết lòng vì tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án này.

Hà Nội, tháng 9 năm 2016 Đặng Ngọc Định 2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT AAS Atomic Absorption Quang phổ hấp thụ nguyên tử Spectrometry BET Brunaure - Emmett-Teler Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng của vật liệu CRM Certified reference materials Mẫu chuẩn F-AAS Flame Atomic Absorption Quang phổ hấp thụ nguyên tử Spectrometry kỹ thuật ngọn lửa ICP - MS Inductevely Coupet Plasma- Phương pháp khối phổ Atomic Emission Spectrometry plasma cảm ứng IR Infrared (IR) spectroscopy Phổ hồng ngoại LOD Limit of detection Giới hạn phát hiện LOQ Limit of quantitation Giới hạn định lượng SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét SPE Solid Phase Extraction Chiết pha rắn VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ APDC Amonium pyrrolidine dithiocarbamate DDTC Diethyldithiocarbamate DDTP O,O- Diethyl-dithiophosphate DDQ 7-dodecenyl-8-quinolinol DMBS Demethyl glyoxal-bis (4-phenyl)-3-thiosemicarbazon DMG Dimetylglyoxim DPC 1,5-Diphenylcacbazit DTZ Dithizon DPTH 1,5-bis-(di-2-pyridyl)-methylene dithiocarbohydrazide EDTA Ethylen diamin tetra acetic axit HMDC Hexamethylen dithio carbamat EDTAD Ethylen diamin tetra acetic dianhidrit i TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MPSP 3-Methyl-1-phenyl-4-stearoy-5-pỷazolone PAN 1-( 2-Pyridylazo)-2-naphthol PUE Polyne polyurethan SDS Sodium dodecyl sulfate TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam RH Vỏ trấu tự nhiên RHA Vỏ trấu sau khi thủy phân RH bằng H2SO4 RHA-DTZ Vật liệu sau khi biến tính RHA bằng DTZ RHA-PAN Vật liệu sau khi biến tính RHA bằng PAN RHA-DPC Vật liệu sau khi biến tính RHA bằng DPC RHA-DMG Vật liệu sau khi biến tính RHA bằng DMG RHK Vỏ trấu sau khi thủy phân RH bằng NaOH RHK-EDTAD Vật liệu sau khi biến tính RHK bằng EDTAD ii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU. 1 Chương 1: TỔNG QUAN. Tổng quan về kim loại. Trạng thái tự nhiên và nguồn phát tán kim loại nặng.

Độc tố của kim loại nặng. Các phương pháp xác định lượng vết kim loại nặng. Các phương pháp phân tích điện hóa. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS).

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS). Phương pháp phổ khối plasma cao tần cảm ứng (ICP-MS). Các phương pháp tách và làm giàu lượng vết ion kim loại. Phương pháp cộng kết.

Phương pháp chiết lỏng - lỏng. Phương pháp chiết pha rắn. Khái niệm về chiết pha rắn (SPE). Cơ chế lưu giữ chất tan bởi pha tĩnh [3].

Các bước cơ bản trong kĩ thuật thực hiện chiết pha rắn. Ứng dụng kỹ thuật chiết pha rắn trong tách, làm giàu lượng vết ion kim loại. Các chất hấp phụ ứng dụng trong kỹ thuật chiết pha rắn. Chất hấp phụ tự nhiên.

30 Chương 2: THỰC NGHIỆM. Mục tiêu, nội dung và đối tượng nghiên cứu. Mục tiêu, nội dung nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc. Các phương pháp nghiên cứu khả năng hấp phụ. Phương pháp nghiên cứu xác định hàm lượng.

Tính toán các đại lượng. 35 iii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm. Điều chế vật liệu.

Thủy phân vỏ trấu bằng dung dịch acid H2SO4 và biến tính bằng thuốc thử hữu cơ. Thủy phân vỏ trấu bằng dung dịch kiềm NaOH và biến tính bằng EDTA. Phương pháp nghiên cứu khả năng hấp phụ các ion kim loại của vật liệu. Nghiên cứu quá trình hấp phụ bằng phương pháp tĩnh.

Nghiên cứu khả năng hấp phụ các ion kim loại theo phương pháp động. Ứng dụng phương pháp phân tích trong mẫu thực tế. Vị trí lấy mẫu. Cách lấy mẫu.

Chuẩn bị mẫu phân tích. Ứng dụng phân tích mẫu thực. 43 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Nghiên cứu xây dựng quy trình biến tính vỏ trấu.

Ảnh hưởng của nồng độ chất hoạt động bề mặt SDS đến khả năng gắn thuốc thử hữu cơ lên bề mặt vỏ trấu, sau khi đã được thủy phân bằng H2SO4. Ảnh hưởng của pH. Ảnh hưởng của thời gian thiết lập cân bằng. Ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử hữu cơ (DTZ, PAN, DPC, DMG).

Biến tính vỏ trấu (RHK) bằng EDTAD. Xác định một số đặc trưng cấu trúc của vật liệu. Xác định thành phần, nhóm chức của vật liệu bằng phổ hồng ngoại và phân tích nhiệt khối lượng. Xác định hình thái bề mặt.

Xác định diện tích bề mặt của vật liệu. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ các ion kim loại bằng phương pháp tĩnh. Ảnh hưởng của pH. Ảnh hưởng của thời gian thiết lập cân bằng hấp phụ.

Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ. Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Co2+, Ni2+, Cr3+, Cr(VI) trên vật liệu RHA và RHA-DPC, RHA-DMG .71 iv TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ theo phương pháp động.

Kiểm tra độ bền của vật liệu trước khi sử dụng làm vật liệu hấp phụ. Ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu. Ảnh hưởng của thể tích mẫu. Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ.

Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ. Ảnh hưởng của bản chất dung dịch rửa giải. Ảnh hưởng của nồng độ chất rửa giải. Ảnh hưởng của tốc độ rửa giải.

Ảnh hưởng của thể tích dung dịch rửa giải. Ảnh hưởng của các ion lạ. Đánh giá phương pháp phân tích. Xác định độ thu hồi và độ biến thiên.

Đánh giá độ chụm, độ lệch chuẩn của phương pháp phân tích. Xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ). Xác định khả năng tái sử dụng vật liệu. Kết quả nghiên cứu hấp phụ động của các vật liệu RHA-DPC, RHA-DMG.

Xây dựng qui trình và ứng dụng phân tích mẫu. Xây dựng qui trình phân tích. Ứng dụng phân tích trong các đối tượng mẫu. Phân tích mẫu giả.

Phân tích mẫu CRMs (Certified reference materials ). Kết quả phân tích mẫu thực. 107 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

109 PHỤ LỤC v TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT TÊN BẢNG TRANG Bảng 1. Một số kết tủa hydroxid kim loại sử dụng làm chất 1 10 cộng kết lượng vết ion kim loại Bảng 1. Một số hợp chất hữu cơ thường sử dụng để cộng 2 10 kết lượng vết ion kim loại Bảng 1. Ứng dụng kỹ thuật chiết pha rắn trong tách, làm giàu 3 17 lượng vết ion kim loại Bảng 1.

Ứng dụng pha tĩnh các chất vô cơ trong tách và 4 22 làm giàu lượng vết các ion kim loại Bảng 1. Ứng dụng một số chất hữu cơ tách và làm giàu 5 26 lượng vết các ion kim loại Bảng 3. Ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt đến khả năng 6 45 hấp phụ thuốc thử hữu cơ Bảng 3. Ảnh hưởng của nồng độ SDS đến khả năng hấp phụ 7 45 chất hữu cơ lên HRA Bảng 3.

Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ thuốc thử 8 46 hữu cơ Bảng 3. Ảnh hưởng thời gian thiết lập cân bằng hấp phụ 9 47 thuốc thử hữu cơ Bảng 3. Ảnh hưởng nồng độ thuốc thử đến khả năng hấp phụ 10 48 của vật liệu 11 Bảng 3. Diện tích bề mặt của vật liệu 59 Bảng 3.

Phương trình đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và 12 69 Freundlich Bảng 3. Các giá trị dung lượng hấp phụ cực đại (qmax), hằng số, 13 hệ số thực nghiệm theo phương trình đẳng nhiệt hấp phụ 70 Langmuir và Freundlich 14 Bảng 3. Kết quả khảo sát các điều kiện tĩnh 72 Bảng 3. Phương trình đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 15 72 và Freundlich Bảng 3.

Dung lượng, hằng số, hệ số thực nghiệm theo 16 73 phương trình đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich vi TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.