ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Vũ Mai Phương

TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP PHỤ CÓ TỪ TÍNH VÀ KHẢO SÁT
KHẢ NĂNG TÁCH LOẠI PHẨM MÀU AZO TRONG MÔI
TRƯỜNG NƯỚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Vũ Mai Phương

TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP PHỤ CÓ TỪ TÍNH VÀ KHẢO SÁT
KHẢ NĂNG TÁCH LOẠI PHẨM MÀU AZO TRONG MÔI
TRƯỜNG NƯỚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Chuyên ngành: Hóa Môi Trường
Mã số: 60440120

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:



MỞ ĐẦU
Hiện nay, sự phát triển ngày càng lớn mạnh của đất nước về kinh tế và xã hội,
đặc biệt là sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp đã ảnh hưởng rất lớn
đến môi trường sống của con người. Bên cạnh sự lớn mạnh của nền kinh tế đất nước
lại là sự gia tăng ô nhiễm môi trường. Một trong những ngành công nghiệp gây ô
nhiễm môi trường lớn là ngành dệt nhuộm. Bên cạnh các công ty, nhà máy còn có
hàng ngàn cơ sở nhỏ lẻ từ các làng nghề truyền thống. Với quy mô sản xuất nhỏ,
lẻ nên lượng nước thải sau sản xuất hầu như không được xử lý, mà được thải trực tiếp
ra hệ thống cống rãnh và đổ thẳng xuống hồ ao, sông, ngòi gây ô nhiễm nghiêm trọng
tầng nước mặt, mạch nước ngầm và ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người.
Với dây chuyền công nghệ phức tạp, bao gồm nhiều công đoạn sản xuất khác
nhau nên nước thải sau sản xuất dệt nhuộm chứa nhiều loại hợp chất hữu cơ độc hại,
đặc biệt là các công đoạn tẩy trắng và nhuộm màu. Việc tẩy, nhuộm vải bằng các
loại thuốc nhuộm khác nhau như thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc
nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm phân tán… khiến cho lượng nước thải chứa nhiều
chất ô nhiễm khác nhau (chất tạo màu, chất làm bền màu...) [7,8]. Bên cạnh những lợi
ích của chất tạo màu họ azo trong công nghiệp nhuộm, thì tác hại của nó không nhỏ
khi mà các chất này được thải ra môi trường. Gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát
hiện ra tính độc hại và nguy hiểm của hợp chất họ azo đối với môi trường sinh thái và
con người, đặc biệt là loại thuốc nhuộm này có thể gây ung thư cho người sử dụng sản
phẩm [19,30].
Nghiên cứu, xử lý nước thải có chứa hợp chất azo là một vấn đề rất quan trọng
nhằm loại bỏ hết các chất này trước khi xả ra môi trường, bảo vệ con người và môi
trường sinh thái.
Với mục đích góp phần nghiên cứu kỹ thuật xử lý các phẩm màu hữu cơ bằng
phương pháp hấp phụ, đặc biệt là xử lý phẩm màu họ azo bằng vật liệu hấp phụ có từ
tính, nên đề tài luận văn “Tổng hợp vật liệu hấp phụ có từ tính và khảo sát khả năng
tách loại phẩm màu azo trong môi trường nước ” đã được tôi lựa chọn thực hiện.

thích về mặt sinh học. Trong nhiều năm qua, các polyme có nguồn gốc từ chitin đặc
biệt là chitosan đã được chú ý đặc biệt như là một loại vật liệu mới có ứng dụng đặ
biệt trong công nghiệp dược, y học, xử lý nước thải và trong công nghiệp thực phẩm
như là tác nhân kết hợp, gel hoá, hay tác nhân ổn định ...

7


Trong các loài thuỷ sản đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng chitin –
chitosan chiếm khá cao dao động từ 14-35% so với trọng lượng khô. Vì vậy vỏ tôm,
cua, ghẹ là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất chitin – chitosan.

Hình 1.1: Công thức cấu tạo chitin, chitosan và xenlulozo
Như hình vẽ trên, thì sự khác biệt duy nhất giữa chitonsan và cellulose là nhóm
amin (-NH2) ở vị trí C2 của chitosan thay thế nhóm hydroxyl (-OH) ở xenlulozo.
Chitosan tích điện dương do đó nó có khả năng liên kết hoá học với những chất tích
điện âm như chất béo, lipit, cholesterol, protein và các đại phân tử. Chitin và chitosan
rất có lợi ích về mặt thương mại cũng như là một nguồn vật chất tự nhiên do tính chất
đặc biệt của chúng như tính tương thích về mặt sinh học, khả năng hấp thụ, khả năng
tạo màng và giữ các ion kim loại.
Chitosan và các dẫn xuất của nó có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, có khả
năng tự phân hủy sinh học cao, không gây dị ứng. Không gây độc hại cho người và gia
súc, có khả năng tạo phức với một số kim loại chuyển tiếp như Co(II), Ni(II), Cu(II)...
do vậy chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: xử lý nước thải và bảo
vệ môi trường, dược học và y học, nông nghiệp, công nghiệp, công nghệ sinh học....
Chitosan có cấu trúc đặc biệt với các nhóm amin trong mạng lưới phân tử có khả
năng hấp phụ tạo phức với kim loại chuyển tiếp: Cu(II), Ni(II), Co(II).... trong môi
trường nước. Vì vậy chitosan đang được nghiên cứu kết hợp với một số chất khác để
ứng dụng xử lý kim loại nặng trong nước.
8

gây tạo kháng sinh thực vật, thuốc diệt nấm bệnh cho thực vật, gia tăng hệ số nhân và
sinh khối tươi cho cây nuôi cấy mô.
9


Trong khoa học kỹ thuật, chitosan làm dung dịch tăng độ khuyếch đại của kính
hiển vi, xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt: thu hồi ion kim loại, protein, phenol,
thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm...[3,16].
1.2. Oxit sắt từ
1.2.1. Khái quát về oxit sắt từ
Oxit sắt từ có công thức hóa học Fe 3O4 là vật liệu từ tính đầu tiên mà con người
biết đến. Từ thế kỷ IV người Trung quốc đã biết rằng Fe 3O4 tìm thấy trong các khoáng
vật tự nhiên có khả năng định hướng theo phương Bắc - Nam địa lý. Đến thế kỷ XII,
họ đã sử dụng vật liệu Fe3O4 là la bàn, một công cụ giúp xác định phương hướng rất có
ích. Trong tự nhiên, oxit sắt từ không những được tìm thấy trong khoáng vật mà nó
còn được tìm thấy trong cơ thể các sinh vật như ong, kiến, bồ câu…Chính sự có mặt
của Fe3O4 trong cơ thể những sinh vật đã tạo nên khả năng xác định phương hướng
mang tính bẩm sinh của chúng.
Trong phân loại vật liệu từ Fe 3O4 được xếp vào nhóm vật liệu ferit có công thức
tổng quát MO. Fe3O4 có cấu trúc spinel (M là kim loại hóa trị II như : Fe, Ni, Co, Mn,
Mg hoặc Cu).
Trong loại vật liệu ferit các ion oxy có bán kính khoảng 1.32 Å lớn hơn rất nhiều
bán kính ion kim loại ( 0,6 ÷ 0,8 Å) nên chúng có khả năng nằm rất sát nhau và sắp
xếp thành một mạng lưới có cấu trúc lập phương tâm mặt xếp khớp nhau. Trong mạng
ferit có 2 loại hốc : loại thứ nhất là hốc tứ diện (nhóm A) được giới hạn bởi bốn ion
oxy, loại thứ hai là hốc bát diện (nhóm B) được giới hạn bởi sáu ion oxy. Các ion kim
loại M2+ và Fe3+ sẽ nằm ở các hốc này và tạo nên hai dạng cấu trúc spinel của nhóm vật
liệu ferit.
Dạng thứ nhất, toàn bộ các ion M2+ nằm ở vị trí A còn toàn bộ các ion Fe3+ nằm ở
vị trí B. Cấu trúc này đảm bảo hóa trị của các nguyên tử kim loại vô số các oxi bao



Bất cứ vật liệu nào đều có sự ảnh hưởng với từ trường ngoài (H), thể hiện bằng
độ từ hóa (từ độ - M). Tỷ số C = M/N được gọi là độ cảm từ. Tùy thuộc vào giá trị, độ
cảm từ có thể phân ra làm các loại vật liệu từ khác nhau. Vật liệu có C < 0 (~10-6) được
gọi là vật liệu nghịch từ. Vật liệu có C > 0 (~10-6) được gọi là vật liệu thuận từ. Vật
liệu có C > 0 với giá trị rất lớn có thể là vật liệu sắt từ, ferit từ.
Ngoài độ cảm từ, một số thông số khác cũng rất quan trọng trong việc xác định
tính chất của vật liệu. VD: từ độ bão hòa M s (từ độ đạt cực đại tại từ trường lớn), cảm
ứng từ dư Br (từ độ còn dư sau khi từ hóa đến độ bão hòa và đưa mẫu ra khỏi từ
trường), lực kháng từ H c (từ trường ngoài cần thiết để một hệ, sau khi đạt trạng thái
bão hòa từ, bị khử từ).
Nếu kích thước của hạt giảm đến một giá trị nào đó (thông thường từ vài chục
nanomet), phụ thuộc vào từng vật liệu cụ thể, tính sắt từ và ferit từ biến mất, chuyển
động nhiệt sẽ thắng thế và làm cho vật liệu trở thành vật liệu siêu thuận từ. Đối với vật
liệu siêu thuận từ, từ dư và lực kháng từ không còn tính từ nữa, đấy là một đặc điểm
rất quan trọng khi dùng vật liệu này cho các ứng dụng. Trong tự nhiên, sắt (Fe) là vật
liệu có từ độ bão hòa lớn nhất tại nhiệt độ phòng, sắt không độc đối với cơ thể người
và tính ổn định khi làm việc trong môi trường không khí nên các vật liệu như oxit sắt
được nghiên cứu rất nhiều để làm hạt nano từ tính [24].
1.2.3. Một số ứng dụng của oxit sắt
Có thể loại bỏ Asen trong nước bằng hạt nano oxit sắt, thực nghiệm cho thấy khi
cho hạt nano oxit sắt từ với nồng độ 1g/l vào mẫu nước có chứa nồng độ asen là 0,1 g/l
chỉ sau một phút thì nồng độ asen đã giảm chỉ còn 0,0081 mg/l dưới tiêu chuẩn của bộ
y tế cho phép (0,01 mg/l ).
Mới đây một nhà khoa học Nhật Bản có sáng kiến sử dụng hạt nano từ tính lọc
nước bằng cách cho một loài vi khuẩn chuyên ăn các chất bẩn lơ lửng trong nước bẩn
đã được hòa tan thêm các hạt nano từ tính. Bình thường các vi khuẩn có tác dụng “thu
gom” chất bẩn. Khi đã ăn no chúng tự chìm xuống đáy (do trọng lực) và mang theo
các chất bẩn đã thu gom được. Do vậy làm cho nước trở nên trong. Nếu trong nước có

trong thiên nhiên được các nhà khoa học rất quan tâm, trong đó chitosan là vật liệu
được chú ý nhiều nhất do có cấu trúc và tính chất hóa lý đặc biệt, hoạt tính cao và khả
năng lựa chọn rất tốt đối với các hợp chất và kim loại nặng. Chính vì thế, chúng tôi đã
nghiên cứu và chế tạo ra vật liệu chitosan cố định các hạt Fe 3O4 để xử lí nước thải dệt
nhuộm.

13


1.4. Đặc tính và một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm
1.4.1. Đặc tính và các nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm
Nguồn nước thải phát sinh trong công nghiệp dệt nhuộm từ các công đoạn hồ
sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất. Trong đó lượng nước thải chủ yếu do quá
trình giặt sau mỗi công đoạn. Nhu cầu sử dụng nước trong nhà máy dệt nhuộm rất lớn
và thay đổi tùy theo mặt hàng khác nhau. Theo phân tích của các chuyên gia, lượng
nước được sử dụng trong các công đoạn sản xuất chiếm 72,3%, chủ yếu là từ các công
đoạn nhuộm và hoàn tất sản phẩm. Người ta có thể tính sơ lược nhu cầu sử dụng nước
cho 1 mét vải nằm trong phạm vi từ 12 -65 lít và thải ra 10 -40 lít nước [7,8].
Đặc tính của nước thải dệt nhuộm nói chung và nước thải dệt nhuộm làng nghề
Vạn Phúc, Dương Nội nói riêng đều chứa các loại hợp chất tạo màu hữu cơ, do đó có
các chỉ số pH, DO, BOD, COD... rất cao (bảng 1.1), vượt quá tiêu chuẩn cho phép
được thải ra môi trường sinh thái (bảng 1.2).
Bảng Bảng

1.1. Đặc tính nướcthải của một số cơ sở dệt nhuộm ở Hà Nội

Tên nhà máy
Dệt Hà Nội
Dệt kim Thăng Long
Dệt nhuộm Vạn Phúc

132
120
106

1.2. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt nhuộm
Thông số

Độ màu (pH=7)
Độ pH
BOD ( ở 200C)
COD

Đơn vị
Pt - Co
mg/l
mg/l

Giới hạn theo QCVN 13:2015/BTNMT
A
B
50
150
6-9
5,5 - 9
30
50
75
150

Như vậy, nước thải công nghiệp nói chung và nước thải ngành dệt nhuộm nói

1.4.2. Các loại thuốc nhuộm thông thường
Thuốc nhuộm là các hợp chất mang màu dạng hữu cơ hoặc dạng phức của các
kim loại như Cu, Co, Ni, Cr…Tuy nhiên, hiện nay dạng phức kim loại không còn sử
dụng nhiều do nước thải sau khi nhuộm chứa hàm lượng lớn các kim loại nặng
gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Thuốc nhuộm dạng hữu cơ mang màu hiện
rất phổ biến trên thị trường.
Tuỳ theo cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng của chúng mà người ta chia
thuốc nhuộm thành các nhóm khác nhau. Ở nước ta hiện nay, thuốc nhuộm thương
phẩm vẫn chưa được sản xuất, tất cả các loại thuốc nhuộm đều phải nhập của các
hãng sản xuất thuốc nhuộm trên thế giới.
Có hai cách để phân loại thuốc nhuộm:
15


- Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hoá học: thuốc nhuộm trong cấu
trúc hoá học có nhóm azo, nhóm antraquinon, nhóm nitro,…
- Phân loại theo lớp kỹ thuật hay phạm vi sử dụng: ưu điểm của phân loại
này là thuận tiện cho việc tra cứu và sử dụng, người ta đã xây dựng từ điển thuốc
nhuộm. Từ điển thuốc nhuộm được sử dụng rộng rãi trên thế giới, trong đó mỗi loại
thuốc nhuộm có chung tính chất kỹ thuật được xếp trong cùng lớp như: nhóm thuốc
trực tiếp, thuốc axit, thuốc hoạt tính… Trong mỗi lớp lại xếp theo thứ tự gam màu lần
lượt từ vàng da cam, đỏ, tím, xanh lam, xanh lục, nâu và đen. Sau đây là một số
nhóm thuốc nhuộm thường dùng ở Việt Nam [2]:
Thuốc nhuộm trực tiếp
Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu là những hợp
chất màu hoà tan trong nước, có khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: các tơ
xenlulozơ, giấy… nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc môi trường
kiềm. Tuy nhiên, khi nhuộm màu đậm thì thuốc nhuộm trực tiếp không còn hiệu suất
bắt màu cao, hơn nữa trong thành phần có chứa gốc azo (- N=N - ), đây là loại hợp
chất hợp chất hữu cơ độc hại nên hiện nay loại thuốc này không còn được khuyến

trường. Hơn nữa hợp chất này có khả năng tích luỹ sinh học, do đó gây nên tác động
tiềm ẩn cho sức khoẻ con người và động vật [29].
Thuốc nhuộm bazơ
Thuốc nhuộm bazơ là những hợp chất màu có cấu tạo khác nhau, hầu hết chúng
là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ.
Thuốc nhuộm hoàn nguyên
Được dùng chủ yếu để nhuộm chỉ, vải, sợi bông, lụa visco. Thuốc nhuộm hoàn
nguyên phần lớn dựa trên hai họ màu indigoit và antraquinon. Các thuốc nhuộm
hoàn nguyên thường không tan trong nước, kiềm nênthường phải sử dụng các chất
khử để chuyển về dạng tan được (thường là dung dịch NaOH + Na2S2O3 ở 50600C). Ở dạng tan được này, thuốc nhuộm hoàn nguyên khuyếch tán vào xơ.
Thuốc nhuộm lưu huỳnh
Thuốc nhuộm lưu huỳnh là những hợp chất màu chứa nguyên tử lưu huỳnh
trong phân tử thuốc nhuộm ở các dạng -S-, -S-S-, -SO-, -S -. Trong nhiều trường
n
hợp, lưu huỳnh nằm trong các dị vòng như: tiazol, tiazin, tiantren và vòng azin.
Thuốc nhuộm nhóm này rất phức tạp, đến nay vẫn chưa xác định được chính xác cấu
tạo tổng quát của chúng.
Thuốc nhuộm phân tán
Là những chất màu không tan trong nước, phân bố đều trong nước dạng
dung dịch huyền phù, thường được dùng nhuộm xơ kị nước như xơ axetat, polyamit,
polyeste, polyacrilonitrin. Phân tử thuốc nhuộm có cấu tạo từ gốc azo (- N=N -) và
17


antraquinon có chứa nhóm amin tự do hoặc đã bị thay thế (- NH2, - NHR, NR2, - NH
- CH2 - OH) nên thuốc nhuộm dễ dàng phân tán vào nước. Mức độ gắn màu của
thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao (90 - 95 %) nên nước thải không chứa nhiều
thuốc nhuộm và mang tính axit.
Thuốc nhuộm azo không tan
Thuốc nhuộm azo không tan còn có tên gọi khác như thuốc nhuộm lạnh,

quá nhỏ.Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả, cần chuyển các tiểu phân nhỏ
thành các tập hợp lớn hơn.Việc khử các hạt keo đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện
tích của chúng, tiếp đến là liên kết chúng với nhau bằng các chất đông tụ. Các khối kết
tủa bông lớn chịu ảnh hưởng của lực trọng trường bị sa lắng xuống, trong quá trình sa
lắng sẽ kéo theo các hạt lơ lửng và các hạt tạp chất khác. Để tăng tốc độ keo tụ, tốc độ
sa lắng, tốc độ nén ép các bông keo và đặc biệt để làm giảm lượng chất keo tụ có thể
dùng thêm các chất trợ keo, chất này có vai trò liên kết giữa các hạt keo với nhau [1].
Hiện nay, keo tụ là phương pháp tiền xử lý thích hơp cho việc tách và loại bỏ
các hạt keo, giảm giá trị COD, độ màu, độ đục đến một giới hạn để có thể tiến hành
các bước xử lý tiếp theo. Do quy mô sản xuất nhỏ nên các hộ ở Dương Nội chủ yếu sử
dụng loại thuốc nhuộm trực tiếp và axit. Loại này tan thẳng vào nước ở 60 – 70 oC, bắt
màu thẳng vào vật liệu, không qua xử lý trung gian, hóa chất phụ trợ kèm theo đơn
giản, rẻ tiền, thiết bị nhuộm không phức tạp. Trong môi trường nhuộm, chúng tạo thành
các anion có dạng ArSO3-, đây là cơ sở cho việc sử dụng phương pháp keo tụ với các
tác nhân keo tụ là muối cation đa hóa trị:
Ar – SO3Na

→

Ar – SO3- + Na+

Phương pháp keo tụ có thể loại bỏ được kim loại nặng trong nước thải, làm
giảm độ đục và các thành phần rắn lơ lửng. Bên cạnh đó còn làm giảm chất ô nhiễm
khác nhau như dầu mỡ, COD, BOD…Trong nghiên cứu của Duk Jong Joo, Won Sik
Shin và Jeong Hak Choi [11] đã tiến hành xử lý nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính
bằng phèn nhôm, phèn sắt và sử dụng thêm chất trợ lắng polime tổng hợp. Kết quả cho
thấy, khi sử dụng lượng phèn 1g/l thì hiệu quả loại bỏ màu đạt được nhỏ hơn 20%, khi
kết hợp phèn và chất trợ lắng thì màu của nƣớc thải được loại hầu như hoàn toàn. Hiệu
quả xử lý tăng khi tăng lượng chất trợ lắng. Ngoài ra, hiệu quả keo tụ còn phụ thuộc
vào điều kiện pH và loại chất keo tụ sử dụng.

giống Fenton ở 100 phút đầu tiên và sau đó hiệu suất của 2 phản ứng gần như tương
đương. Tỷ lệ [Fe2+ ]:[H2O2] là 3:0,75 trong cả hai trường hợp và sự phân hủy các chất
màu phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của Fe 3+, H2O2 và pH trong khoảng nhiệt độ khảo
sát từ 15-450C. Năm 2007, Minghua Zhou và các cộng sự [23] đã nghiên cứu khảo sát
ảnh hưởng của các yếu tố (pH, nồng độ Fe2+, thế điện cực catôt, nồng độ muối Na2SO4,
nồng độ metyl đỏ) tới sự phân hủy metyl đỏ bằng hiệu ứng Fenton điện hóa sử dụng
điện cực graphit-polytetrafloetylen (PTFE). Kết quả cho thấy sự suy giảm màu sắc xảy
ra nhanh và đạt 80% trong 20 phút điện phân trong các điều kiện tốt nhất là: pH = 3,
thế catôt = -0,55 V/SCE, nồng độ Fe 2+ 0,2 mM, nồng độ methyl đỏ 100 mg/l, nồng độ
20


muối Na2SO4 0,1 M, tốc độ sục oxy 0,4 l/phút. Sự phân hủy metyl đỏ bằng hiệu ứng
Fenton điện hóa trong cùng điều kiện được đánh giá là có ưu thế đối với trường hợp
nồng độ thuốc nhuộm cao và được thực hiện ở hai giai đoạn khác nhau.Giai đoạn một
là giai đoạn phá vỡ liên kết azo tạo ra các sản phẩm trung gian có chứa vòng benzen,
giai đoạn hai là giai đoạn phá hủy các vòng benzen thành các hợp chất vô cơ ít hoặc
không độc hại với môi trường. Tuy nhiên, sự tiêu thụ ion sắt và sự hình thành các sản
phẩm trung gian trong quá trình điện phân khiến cho sự phân hủy chậm hơn ở giai
đoạn thứ hai [4].
1.4.3.3. Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là quá trình tụ tập (chất chứa, thu hút…) các phân tử khí, hơi hoặc các
phân tử, ion của chất tan lên bề mặt phân chia giữa các pha. Bề mặt phân chia pha có
thể là lỏng – rắn, khí – rắn. Chất mà trên bề mặt của nó có sự hấp phụ xảy ra gọi là chất
hấp phụ, còn chất mà được hấp phụ trên bề mặt phân chia pha được gọi là chất bị hấp
phụ. Quá trình ngược lại của hấp phụ gọi là quá trình giải hấp phụ hay nhả hấp phụ.
Phương pháp hấp phụ là một phương pháp tách trực tiếp các cấu tử tan trong
nước, được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật xử lý nước thải nhờ có các ưu điểm sau:
• Có khả năng làm sạch nước ở mức độ cao, đáp ứng nhiều cấp độ chất lượng.
• Quy trình xử lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp.

định của các kim loại khác. Zeolit được sử dụng trong các phản ứng đehyđro hóa các
chất lỏng và chất khí sau đó việc tinh chế chất lỏng bằng khả năng hấp phụ của mình.
Zeolit tự nhiên và tổng hợp là vật liệu aluminosilicat tinh thể, có cấu trúc xốp và bề mặt
riêng cao. Zeolit có rất nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong lĩnh vực xúc tác hóa dầu, tổng
hợp hữu cơ và bảo vệ môi trường. Khả năng trao đổi ion cao kết hợp với ái lực lựa
chọn đối với các cation làm cho chúng rất thích hợp trong việc xử lý nước thải. Dưới
đây là danh sách những cation kim loại có thể bị loại ra khỏi nước thải bằng zeolit:
Cu2+, NH4+, Pb2+, Zn2+, Hg2+, Cr3+, Fe3+, Cd2+, Ca2+, Al3+, Cs2+, Sr2+. Năm 2003,
Barmagan cùng các cộng sự [7] công bố ứng dụng zeolit tách loại phẩm màu và các
hợp chất hữu cơ trong nước. Kết quả cho thấy tải trọng hấp phụ các loại phẩm đỏ,
vàng, đen,... đạt 61–89 mg/g.
Silicagel là dạng của anhyđrit axit silicsic có cấu trúc lỗ xốp rất phát triển. Mạng
lưới của gel bao gồm các phân tử silic nằm giữa các nguyên tử oxy. Silicagel dễ dàng
hấp phụ các chất phân cực cũng như các chất có tạo với nhóm hiđroxy các liên kết kiểu
cầu hiđro. Silicagel có thể tái sinh ở nhiệt độ
thủy sinh, làm tác động xấu đến khả năng phân giải của vi sinh đối với các chất
hữu cơ trong nước thải. Đối với cá và các loài thủy sinh, các kết quả thử nghiệm
trên cá của hơn 3000 loại thuốc nhuộm nằm trong tất cả các nhóm từ không độc, độc
vừa, rất độc đến cực độc cho thấy có khoảng 37 % loại thuốc nhuộm gây độc cho
cá và thủy sinh, khoảng 2 % thuộc loại rất độc và cực độc [8].
Đối với con người, thuốc nhuộm có thể gây ra các bệnh về da, đường hô hấp,
đường tiêu hóa. Ngoài ra, một số thuốc nhuộm hoặc chất chuyển hóa của chúng rất
độc hại có thể gây ung thư (như thuốc nhuộm Benzidin, 4- amino-azo-benzen). Các
nhà sản xuất Châu Âu đã cho ngừng sản xuất các loại thuốc nhuộm này nhưng
trên thực tế chúng vẫn được tìm thấy trên thị trường do giá thành rẻ và hiệu quả
nhuộm màu cao [25].

CHƯƠNG 2 – THỰC NGHIỆM
2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu chung là tổng hợp được vật liệu có từ tính Chitosan/Fe 3O4
và đánh giá khả năng hấp phụ phẩm màu azo của vật liệu này trong môi trường nước.
Để thực hiện được mục tiêu tổng quát đó, cần đạt được những mục tiêu cụ thể như sau:
- Tổng hợp được vật liệu Chitosan/Fe 3O4 từ oxit sắt từ và một số loại chitosan
thương mại.
- Xác định được cấu trúc cơ bản của vật liệu Chitosan/Fe3O4 đã tổng hợp được.
- Đánh giá tính năng hấp phụ của vật liệu Chitosan/Fe 3O4 đã tổng hợp được đối
với phẩm màu azo (loại dễ tan và ít tan) trong môi trường nước.
2.2. Thiết bị, hóa chất cần thiết cho nghiên cứu
2.2.1 Hóa chất và Vật liệu nghiên cứu
- Dung dịch Alizrin vàng G 1000 mg/l : Cân chính xác 1,0 gam Alizarin vàng G
vào cốc 250 ml chứa nước cất, đun cách thủy ở 400C - 500C, để nguội, định mức bằng

24




Từ các số liệu biểu diễn trên đồ thị cho thấy độ hấp thụ quang của các phẩm
màu ổn định và đạt cực đại tại: bước sóng 524 nm tại pH của dung dịch là 4 đối với
Methyl đỏ, bước sóng 352 nm tại pH của dung dịch là 7 đối với Alizarin vàng G. Trên
25