Sử dụng kỹ thuật siêu âm tổng hợp và nghiên cứu động học quá trình hấp phụ Cr(VI) trong nước của vật liệu nanocomposit Fe3O4/Chitosan từ bùn đỏ Tây Nguyên
136 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.VITTEP.2022.62-71Từ khóa:
Bùn đỏ Tây Nguyên; Nanocomposit từ tính; Động học hấp phụ; Cr(VI).Tóm tắt
Bùn đỏ Tây Nguyên là bùn thải của quá trình sản xuất nhôm từ quặng Boxit Tây Nguyên theo phương pháp Bayer. Bài báo nguyên cứu sử dụng bùn đỏ Tây Nguyên kết hợp với chitosan để chế tạo vật liệu nanocomposit từ tính Fe3O4/chitosan bằng phương pháp đồng kết tủa với sự hỗ trợ của kỹ thuật siêu âm. Tính chất đặc trưng của vật liệu nanocomposit từ tính Fe3O4/chitosan được đánh giá bằng các phương pháp phân tích công cụ phổ nhiễu xạ tia X, FT-IR, TEM và BET. Động học quá trình hấp phụ Cr(VI) trong môi trường nước của hệ vật liệu nanocomposit Fe3O4/Chitosan được nghiên cứu thông qua các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, Frendlich và các phương trình động học giả định bậc 1, bậc 2, phương trình động học khuếch tán và Elovich. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hệ nanocomposit từ tính Fe3O4/chitosan với hàm lượng chitosan chiếm từ 3% đến 15 % tương ứng độ từ hoá bão hoà của hệ đạt 32,0 - 58,2 emu/g, diện tích bề mặt riêng của vật liệu theo BET đạt 64,14 m2/g khi hàm lượng chitosan là 10%, khi đó dung lượng hấp phụ cực đại của hệ vật liệu nghiên cứu đối với Cr(VI) trong dung dịch nước đạt 55,65 mg/g. Quá trình hấp phụ Cr(VI) trên vật liệu nanocomposit Fe3O4/Chitosan cho thấy, phù hợp với mô mình đẳng nhiệt Langmuir, động học giả định bậc 2 và phương trình động học Elovich.
Tài liệu tham khảo
[1]. Phạm Thị Mai Hương, Trần Hồng Côn, Nguyễn Văn Thơm, “Nghiên cứu biến tính bùn đỏ Tây Nguyên làm vật liệu hấp phụ xử lý Asen trong nước,” Tạp chí Hoá học, Số 53(533) 152-156, (2015).
[2]. Ilker Akin, Gulsin Arslan, Alitor, Musafa. E, Yusus. C.C, "Asennic V removal from underground water by magnetic nanopartilces synthesized fromwaste red mud", Journal of Hazadous Materilas, 235(23), 62-68, (2012). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.06.024
[3]. Resat. A, Kubilay. G, Mehmet. H. J, "Modelling of Copper (II), Cadmium (II), Lead (II) adsorption on Red mud", Journal of Colloid and Interface Science, 203 (1), 122-130, (1998). DOI: https://doi.org/10.1006/jcis.1998.5457
[4]. Pham Thi Mai Huong, Truong Anh Thu, Chu Qui Thuong, Tran Hong Con, Nguyen Thi Huong, "Hexavalent chromium adsorption on Magnetic nanoparticles synthesized from Tay Nguyen red mud from Vietnam", Asian journal of chemistry, Vol 32. 3, 602-606, (2020). DOI: https://doi.org/10.14233/ajchem.2020.22455
[5]. Qiao S.Z, Liu J, Lu G.Q, Ruren. X and Yan.X. "Modern inorganic synthetic chemistry" (The Netherlands: Elsevier) p 613. (2005). DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63591-4.00021-5
[6]. Aharon Gedanken. "Using sonochemistry for the fabrication of nanomaterials". Ultrasonic Sonochemistry. 11, 47-55, (2000). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2004.01.037
[7]. Xiaohong Tong và cộng sự, "Changes in structure, rheological property and antioxidant activity of soy protein isolate fibrils by ultrasound pretreatment and EGCG", Food Hydrocolloids, 122, 107084, (2022). DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2021.107084
[8]. Anaya-Esparza, L. M.,và cộng sự, "Chitosan-Tio2: A versatile hybrid composite". Materials, (2020). DOI: https://doi.org/10.3390/ma13040811
[9]. Ngah W.S.W and Fatinathan S, "Adsorption characterization of Pb(II) and Cu(II) ions onto chitosan-tripolyphosphate beads: Kinetic, equilibrium and thermodynamic studies" Journal of Environmental Management, 91(4), 958-969, (2010). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2009.12.003
[10]. Hong Kynoon No, Na Young Park, Shin Ho Lee, Samuel P Meyers, "Antibacterial activity of chitosan oligomers with different molecular weights", International Journal of Food Microbiology, 74, 1-2, 65-72, (2002). DOI: https://doi.org/10.1016/S0168-1605(01)00717-6
[11]. Dev, V. V., Baburaj, G., Antony, S., Arun, V., & Krishnan, K. A. "Zwitterion- chitosan bed for the simultaneous immobilization of Zn(II), Cd(II), Pb(II) and Cu(II) from multi-metal aqueous systems". Journal of Cleaner Production. 255, 120309, (2020). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120309
[12]. Sarode, S., Upadhyay, P., Khosa, M. A., Mak, T., Shakir, A., Song, S., et al. "Overview of wastewater treatment methods with special focus on biopolymer chitin- chitosan". International Journal of Biological Macromolecules, 121, 1086–1100, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.10.089
[13]. Tonna Cuana, "Green synthesis of Fe3O4/chitosan nanoparticles utilizing Moringa Oleifera extracts and their surface plasmon resonance properties". ECS Journal of Solid State Science and Technology, 11, 083015, (2022). DOI: https://doi.org/10.1149/2162-8777/ac8b36
[14]. T. M. Tiama and H. Elhaes, "Application of Chitosan/Fe3O4 Nanocomposite as Biosenor". Lett. Appl. Nano., 10, 2438 (2021). DOI: https://doi.org/10.33263/LIANBS103.24382445
[15]. Vu Minh Thanh, Nguyen Thi Huong, Dao The Nam, Nguyen Dinh Tien Dung, Le Van Thu, Minh Tri Nguyen Le, "Synthesis of Ternary Fe3O4/ZnO/Chitosan magnetic nanoparticles via an ultrasound-assisted coprecipitation process for antibacterial applications", Journal of Nanomaterils. ID 8875471, (2020). DOI: https://doi.org/10.1155/2020/8875471
[16]. Thi Mai Huong Pham và cộng sự, "Facile ultrasound - assisted green synthesis of NiO/Chitosan nanocomposite from Mangosteen peel extractes as antibacterial agents", Journal of Nanomaterials, ID 2485291, (2022). DOI: https://doi.org/10.1155/2022/2485291
[17]. Aarti Sripathi Bhatt, Denthaje Kristhaje Bhat, Mysore Sridhar Santosh and Cheuk-wai Tai, "Chitosan/NiO nanocomposites: a potential new dielectric material", Jouranl of Materials Chemistry, 21, 13490, (2011). DOI: https://doi.org/10.1039/c1jm12011e
[18]. Matthias Thommes and et al, "Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report)", Pure Appl. Chem, 87(9-10): 1051-1069, (2015). DOI: https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117
