Nghiên cứu tổng hợp Composite tương hợp sinh học của Chitosan/Than hoạt tính ứng dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm :Báo cáo tổng kết đề tài Khoa học và Công nghệ cấp trường

i

BỘ CÔNG THƢƠNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP COMPOSITE TƢƠNG HỢP

SINH HỌC CỦA CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH ỨNG

DỤNG TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM

Mã số: 14012

Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Văn Cƣờng

TP. HỒ CHÍ MINH, 1/2013

ii

BỘ CÔNG THƢƠNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP COMPOSITE TƢƠNG HỢP

SINH HỌC CỦA CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH ỨNG

DỤNG TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM

Mã số: 14012

Chủ nhiệm đề tài

TP. HỒ CHÍ MINH, 1/2013

iii

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1. TS. NGUYỄN VĂN CƢỜNG

2. KS. TRẦN THỊ LƢƠNG

3. KS. LÊ QUANG SĨ

4. ThS. PHẠM THỊ HỒNG PHƢỢNG

iv

MỤC LỤC

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI............................................ iii

Danh mục bảng biểu ................................................................................................ viii

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU................................................................. 1

Mở đầu ......................................................................................................................... 3

CHƢƠNG 1. TỔNG HỢP COMPOSITE CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH ..... 5

1.1. Tổng quan về chitin/chitosan.........................................................................................5

1.1.1. Cấu trúc hóa học của chitin.........................................................................................5

1.1.2. Tính chất lý hóa của chitin..........................................................................................6

1.1.3. Cấu trúc hóa học của chitosan và một vài dẫn xuất của chitin/chitosan.....................7

1.1.4. Tính chất lý hóa của chitosan......................................................................................9

1.1.5. Một số đặc tính quan trọng khác của chitosan..........................................................10

1.1.6. Định tính chitosan.....................................................................................................13

1.1.7. Sản xuất chitosan ......................................................................................................13

1.2. Ứng dụng của chitin/chitosan ......................................................................................16

1.2.1. Trong y tế..................................................................................................................16

1.2.2. Trong công nghệ thực phẩm .....................................................................................17

1.2.3. Trong công nghiệp ....................................................................................................17

1.2.4. Trong nông nghiệp....................................................................................................18

1.2.5. Trong khoa học kỹ thuật ...........................................................................................18

1.3. Tổng quan về than hoạt tính.........................................................................................18

1.3.1. Cấu trúc xốp của bề mặt than hoạt tính.....................................................................19

1.3.2. Cấu trúc hóa học của bề mặt than hoạt tính ..............................................................20

1.4. Ứng dụng của than hoạt tính........................................................................................20

1.5. Một số loại composite từ chitosan và ứng dụng của chúng .........................................21

2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị .......................................................................................22

2.1.1. Hóa chất ....................................................................................................................22

v

2.2. Chuẩn bị nguyên liệu ...................................................................................................22

2.2.1 Cách tạo than tre hoạt tính .........................................................................................23

2.3. Tổng hợp và khảo sát một số trặc trƣng của composite chitosan/than hoạt tính .........25

3.1 Kết quả và thảo luận .....................................................................................................25

4. Kết luận...........................................................................................................................29

CHƢƠNG 2: KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM BASIC

RED 46 LÊN COMPOSITE CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH ......................... 30

2.1 Hóa chất ........................................................................................................................30

2.2. Định lƣợng dung dịch thuốc nhuộm ............................................................................30

2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ của CCS/THT........................31

2.3.1. Ảnh hƣởng của thời gian...........................................................................................31

2.3.2. Ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch thuốc nhuộm ban đầu .......................................31

2.3.3. Ảnh hƣởng của pH....................................................................................................32

2.3.4. Ảnh hƣởng của thể tích dung dịch thuốc nhuộm......................................................32

2.3.5. Ảnh hƣởng của nhiệt độ............................................................................................33

3. Kết quả và thảo luận .......................................................................................................33

3.1. Đƣờng chuẩn xác định nồng độ dung dịch thuốc nhuộm ............................................33

3.2. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tới khả năng hấp phụ của CCS/THT.............34

3.2.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian................................................................35

3.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch thuốc nhuộm ban đầu.............37

3.2.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH .........................................................................39

3.2.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thể tích dung dịch thuốc nhuộm ...........................41

3.2.5. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ .................................................................42

4. Kết luận...........................................................................................................................44

CHƢƠNG 3. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM

SYNOZOL RED HF-6BN 150% CỦA COMPOSITE CHITOSAN/THAN

HOẠT TÍNH.............................................................................................................. 45

vi

2.1 Hóa chất ........................................................................................................................45

2.2 Pha dung dịch thuốc nhuộm..........................................................................................45

2.3 Lập đƣờng chuẩn xác định phƣơng trình tuyến tính giữa nồng độ dung dịch thuốc

nhuộm và mật độ quang D..................................................................................................46

2.4 Khảo sát thời gian hấp phụ cực đại của hạt composite.................................................46

2.5 Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu của hạt composite chitosan/ than hoạt tính ..........46

2.5.1 Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ thuốc nhuộm trong quá trình hấp phụ ..................46

2.5.2 Khảo sát ảnh hƣởng của lƣợng thể tích dung dịch thuốc nhuộm đối với quá trình hấp

phụ.......................................................................................................................................46

2.5.3 Khảo sát ảnh hƣởng của pH đối với quá trình hấp phụ .............................................46

2.5.6 Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đối với quá trình hấp phụ .....................................47

3. Kết quả và thảo luận .......................................................................................................47

3.1 Kết quả xác định phƣơng trình tuyến tính giữa nồng độ dung dịch thuốc nhuộm và mật

độ quang..............................................................................................................................47

3.2 Kết quả khảo sát thời gian hấp phụ cực đại của hạt composite ....................................47

3.3 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ thuốc nhuộm trong quá trình hấp phụ.........48

3.4 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của lƣợng thể tích dung dịch thuốc nhuộm đối với quá

trình hấp phụ .......................................................................................................................49

3.5 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH đối với quá trình hấp phụ....................................50

3.6 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đối với quá trình hấp phụ............................51

4. Kết luận...........................................................................................................................52

CHƢƠNG 4. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MÀU REACTIVE YELLOW

160 CỦA COMPOSITE CHITOSAN/THAN HOẠT TÍNH ................................ 53

4.1 Hóa chất ........................................................................................................................53

4.2 Phadung dịch thuốc nhuộm...........................................................................................53

4.3 Phƣơng pháp phân tích đƣờng chuẩn............................................................................54

4.3.1 Phƣơng pháp xác định nồng độReactive Yellow 160trong mẫu ...............................54

4.3.2 Xây dựng đƣờng chuẩn màu......................................................................................54

vii

4.3.3 Đo độ hấp thụ quang của mẫu....................................................................................55

4.4 Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu của hạt composite chitosan/ than hoạt tính ..........55

4.4.1 Khảo sát thời gian hấp phụ cực đại của hạt composite..............................................55

4.4.2 Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ thuốc nhuộm trong quá trình hấp phụ ..................55

4.4.3 Khảo sát ảnh hƣởng của pH đên quá trình hấp phụ ...................................................56

4.4.5 Khảo sát ảnh hƣởng của lƣợng thể tích dung dịch thuốc nhuộm đối với quá trình hấp

phụ.......................................................................................................................................57

4.4.6. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đối với quá trình hấp phụ ....................................57

4.5 Kết quả và thảo luận .....................................................................................................57

4.5.1 Xây dựng đƣờng chuẩn màu......................................................................................57

4.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu của hạt composite chitosan/ than hoạt tính .........58

4.2.1. Khảo sát thời gian hấp phụ cực đại của hạt composite composite chitosan/than hoạt

tính ......................................................................................................................................58

4.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ thuốc nhuộm trong quá trình hấp phụ ..................59

4.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến quá trình hấp phụ ...................................................60

4.2.4. Khảo sát ảnh hƣởng của lƣợng thể tích dung dịch thuốc nhuộm đối với quá trình

hấp phụ................................................................................................................................61

4.2.5. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đối với quá trình hấp phụ ....................................62

CHƢƠNG 5. THIẾT KẾ BÀI THÍ NGHIỆM HẤP PHỤ BASIC RED 46 SỬ

DỤNG HỆ THỐNG HẤP PHỤ CÓ COMPOSIT CHITOSAN/THAN HOẠT

TÍNH .......................................................................................................................... 64

5.1 Hóa chất ........................................................................................................................64

5.2 Khảo sát khả năng hấp phụ của composite chitosan/than hoạt tính qua cột hấp phụ ...64

5.3 Khảo sát khả năng giải hấp phụ thuốc nhuộm Basic Red 46 khỏi hạt CCS/TT ...........65

5.4. Khảo sát khả năng hấp phụ của CCS/TT sau khi giải hấp phụ....................................66

5.5 Kết quả và thảo luận .....................................................................................................66

5.5.1 Khảo sát khả năng hấp phụ của nguyên liệu và hạt composite tổng hợp .............66

5.5.2 Khảo sát khả năng hấp phụ của hạt composite trên cột hấp phụ ...............................67