ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
ẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------

PHẠM THỊ DINH

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH PHỤ PHẨM TỪ CÂY AY
LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ MỘT SỐ KIM LOẠI NẶ

LUẬN VĂ

HẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015

O

ỚC


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
ẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------

Phạm Thị Dinh

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH PHỤ PHẨM TỪ CÂY AY
LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ MỘT SỐ KIM LOẠI NẶ

O



năm 2015

Học viên

Phạm Thị Dinh

i


MỤC LỤC
LỜI CẢ

ƠN ............................................................................................................. i

DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................ vii
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
Chương 1 – TỔNG QUAN .......................................................................................3
1.1. Xử lý kim loại nặ

tro

ước bằng vật liệu có nguồn gốc thực vật ...............3

1.1.1. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nước .................................................3
1.1.2. Xử lý kim loại nặng trong nước bằng sinh khối thực vật .................................5
1.2. Đặc điểm sinh học của câ đa ........................................................................22
1.3. Tình hình sản xuất đa tr

i

cứu....................................................................................30

2.2.1. Phương pháp biến tính vật liệu .......................................................................30
2.2.2. Xác định đặc tính cơ bản của vật liệu .............................................................34
2.2.3. Khảo sát khả năng hấp phụ ion kim loại nặng của vật liệu đã biến tính........36
Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................37
3.1. Đặc tí

cơ bản của bột t â đa .......................................................................37

ii


3.1.1. Đặc điểm hình thái bề mặt của bột thân đay ..................................................37
3.1.2. Đặc điểm cấu trúc của bột thân đay ...............................................................38
3.1.3. Đặc điểm liên kết, nhóm chức .........................................................................39
3.2. Quy trình biến tính tạo vật liệu amidoxime hóa từ bột t â đa .......................40
3.2.1. Xử lý bằng dung dịch NaOH ...........................................................................40
3.2.2. Đồng trùng hợp ghép acrylonitrile lên bột thân đay bằng hệ khơi mào natri
bisunphit/amoni pesunphat (SB/APS) ............................................................45
3.2.3. Phản ứng amidoxime hoá................................................................................52
3.3. Đặc tính của vật liệ đ biến tính .......................................................................56
3.4. Khả ă

xử lý kim loại nặng (Cu2+, Zn2+, Ni2+) của vật liệ đ biến tính .......60

3.4.1. Xác định giá trị pH xử lý .................................................................................60
3.4.2. Xác định các hệ số hấp phụ của vật liệu đã biến tính với các ion KLN .........60

Bảng 4. Thành phầ di
Bảng 5. Ả

dưỡng có trong các bộ phận của câ đa .........................26

ưởng của các điều kiện phản ứ

đến khả ă

ép AN l

bột thân

đa ................................................................................................................33
Bả

6. P ươ

p áp xác định một số tính chất vật lý, hóa học của vật liệu ..........35

Bảng 7. Kết quả xác đị

d

lượng hấp phụ của vật liệu .....................................61

Bảng 8. Các hệ số hấp phụ đẳng nhiệt của vật liệu với Zn2+, Ni2+ và Cu2+ ..............63

DA H MỤC HÌ H Ả H
Hì


Hình 12. Tỷ trọng sản xuất đa tr

t ế giới ............................................................24

Hình 13. Vị trí các đỉnh nhiễu xạ đặc trư

của cellulose I (a) và cellulose II (b)

trong phổ nhiễu xạ tia X ............................................................................31
Hình 14. Ảnh SEM bề mặt bột t â đa ...................................................................37
Hình 15. Phổ nhiễu xạ tia X của bột t â đa ...........................................................38
Hình 16. Phổ hấp thụ hồng ngoại của bột t â đa ..................................................39
Hình 17. Ả

ưởng của nồ

độ NaOH đến khối lượng còn lại v

m lượng

cellulose trong bột t â đa .......................................................................40
Hình 18. Phổ nhiễu xạ tia X của bột t â đa ba đầu và xử lý ở các nồ

độ dung

dịch NaOH khác nhau ................................................................................41
Hình 19. Sự biế đổi chỉ số tinh thể của cellulose trong bột t â đa k i xử lý với
dung dịch NaOH ở các nồ


ép AN lên bột

t â đa ......................................................................................................49
Hình 24. Ả

ưởng của thời gian phản ứ

đến khả ă

ép AN l

bột thân

đa ..............................................................................................................50
Hình 25. Ả

ưởng của nhiệt độ đến khả ă

ép AN l

bột t â đa ............51

Hình 26. Ả

ưởng của nồ

Hình 27. Ả

ưởng của nhiệt độ phản ứng .............................................................53



ấp phụ đẳng nhiệt Freundlich (a) và Langmuir (b) của vật

liệu với Zn2+, Ni2+ và Cu2+ .........................................................................62
Hình 36. Phản ứng tạo phức giữa vật liệu amidoxime hóa và ion Cu2+ ...................64
Hình 37. Các phản ứng tạo thành vật liệu amidoxime hóa và phản ứng tạo phức giữa
vật liệu với các ion KLN ............................................................................64
Hình 38. Phức chất giữa hai nhóm chức amidoxime và ion KLN ............................65
Hình 39. Hiệu suất xử lý kim loại (Zn2+, Ni2+, Cu2+) theo thời gian của vật liệu .....66

vi


ÀI LIỆU HAM KHẢO
Tiếng Việt
1. N

ễ
trì

i

ơ , P a T ị Bíc Trâm, N

t ực tập si

2. Trươ

T ị Hạ


Hư

“N i

, P ạm T

Q â ,L

cứ k ả ă

i

Tâm, N

ễ X â T ơm (2008),

ấp p ụ v trao đổi io của xơ dừa v vỏ trấ biế

tính”, Tạp chí Phát triển KH&CN, 11(08), tr. 5-11
4. Trần Lệ

i

(2012), “N

i

cứu xử lý kim loại nặ

nguồn gốc thực vật”, L ận án tiế sĩ ô

ười”, N

xuất bả Đại học Quốc gia Hà Nội
7. Trần Thị Hồng Thắm (2011), “N

i

cứu xây dự

q

vụ cho vùng nguyên liệu sản xuất bột giấy ở đồ

trì

ca

tác đa p ục

t áp mười”, Báo cáo tổng

kết kết quả thực hiệ đề tài thuộc dự án khoa học công nghệ nông nghiệp vốn
vay ADB, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
Tiếng Anh
8. Abdullah A. B. M., “Ecolo ical a d eco omic attrib tes of J te a d Nat ral
fibre for sustainable Eco- a a eme t”, Primeasia U iversit

69



of li ocell losic

biomass for production of biofuel and value-added prod cts”, Grad ate
Thesis and Dissertations. Paper 12700.
15. Chao Xu, Jingjing Wang, Tilong Yang, Xia Chen, Xunyue Liu, Xingcheng
Di

(2015), “Adsorptio of

polyAcrylonitrile,

si

ra i m b amidoximated c itosa -grafted

respo se s rface met odolo

”, Carbohydrate

Polymes, 121, pp. 7985.
16.

e Qi , Nattaka So keabkaew, Ni Xi

a , To Peijs (2008), “T e effect

of fibre volume fraction and mercerization on the properties of all-cellulose
composites”, Carbohydrate Polymes, 71, pp. 458–467.

70

a (2009), “J te stick powder as a

potential biomass for the removal of congo red and rhodamine B from their
aq eo s sol tio ”, Journal of Hazardous Materials, 164, pp. 374–379.
22. Hany El-Hamshary, Mohamed H. El-Newehy, Salem S. Al-Deyab (2011),
“Oxidatio of P e ol b H dro e Peroxide atal zed b

etal-Containing

Poly(amidoxime) Grafted Starc ”, Molecules, 16, pp. 9900-9911
23. Harmse

P.F.H. (2010), “Literat re Review of P sical a d

Pretreatme t Processes for Li

emical

ocell losic Biomass”, Energy research

Centre of the Netherlands, ECN-E--10-013

71


24. Joana M. Dias, Maria C.M. Alvim-Ferraz, Manuel F. Almeida, José RiveraUtrilla, Manuel Sánchez-Polo (2007), “Waste materials for activated carbo
preparation and its use in aqueous-p ase treatme t: A review”, Journal of
Environmental Management, 85, pp. 833-846
25. Isabel Villaescusa, Núria Fiol, María Martínez, Núria Miralles, Jordi Poch, Joan
Serarols (2004), “Removal of copper a d ickel io s from aq eo s sol tio s


Acrylonitrile onto cellulosic material derived from bamboo (Dendrocalamus
strict s)”, Express Polymer Letters, 2(1), pp. 12–18
31. Lee H. V., Hamid S. B. A., Zai S. K. (2014), “ o versio of Li
Biomass to Na ocell lose: Str ct re a d
World Journal, pp. 1-20

72

ocell losic

emical Process”, The Scientiic


32. Leonard Y. Mwaikambo, Martin P. Ansell (2002), “

emical

odificatio of

Hemp, Sisal , J te , a d Kapok Fibers b Alkalizatio ”, Journal of Applied
Polyme Science, 84, pp. 2222–2234
33. Li

arlsso (2014), “S rface modification of cellulose by covalent grafting
a d p sical”, Doctoral Thesis , KTH Chemical Science and Engineering

34. Luiz Pereira Ramos (2003), “T e c emistr i volved i t e steam treatme t of
li ocell losic materials”, Quim. Nova, Vol.26, No.6, 863-871
35. María Martisnez, Núiria Miralles, Soraya Hidalgo, Núria Fiol, Isabel

emical a d str ct ral eval atio of activated carbo prepared from j te

sticks for Brillia t Gree d e removal from aq eo s sol tio ”, Journal of
Hazardous Materials ,174, pp. 437–443.
38. Nursel Pekel, N retti Şa i er, Ol

Güve (2000), “Developme t of ew

chelating hydrogels based on N-vinyl imidazole and acrylonitrile”, Radiation
Physics and Chemistry, 59, pp. 485-491
39. Paavo Mansikkamӓki,

a

La ti e , Kari Rissa e (2007), “T e co versio

from cellulose I to cellulose II in NaOH mercerization performed in
alcohol–water systems: An X-ra powder diffractio st d ”, Carbohydrate
Polymes, 68, pp. 35–43

73


40. Pengju Lv, Yuezhen Bin, Yongqiang Li, Ru Chen, Xuan Wang, Baoyan Zhao
(2009), “St dies o

raft copol meizatio of c itosa wit Acrylonitrile by

t e redox s stem”, Polyme, 50, pp. 5675–5680
41. P šić T., Gra carić A

.G. (2005), “Use of j te processing wastes for

treatme t of wastewater co tami ated wit

d e a d ot er or a ics”,

Bioresource Technology, 96 (2005) 1919–1928
47. Wa N a W.S., Ha afia

.A.K. . (2008), “Removal of eav metal io s

from wastewater by chemically modified plant wastes as adsorbents: A
review”, Bioresource Technology, 99.3935–3948
48. Yanping Liu, Hong Hu (2008), “X-ray Diffraction Study of Bamboo Fibers
Treated wit NaOH”, Fibers and Polymes, 9(6), pp. 735-739

74


49. Yi

Wa

(2008), “ ell lose fiber dissol tio i sodi m

droxide solution at

low temperat re: Dissol tio ki etics a d sol bilit improveme t”, Doctor
of Philosophy thesis, Georgia Institute of Technology
50. Yiying Yue B.S., “A comparative st d of cell lose I a d cell lose II fibers a d