(LUẬN văn THẠC sĩ) thiosemicarrbazone cellulose biến tính nghiên cứu tổng hợp, cấu trúc và khả năng hấp thụ ion kim loại đồng (II)​

Ưu điểm của cellulose biến tính Các vật liệu kể trên được sử dụng nhiều và có nhiều hiệu quả, tuy nhiên các vật liệu này chỉ có khả năng hấp phụ một vài kim loại, một số loại vật liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

HẤP PHỤ ION KIM LOẠI ĐỒNG

(II)

Giảng viên hướng dẫn: ThS Trần Bữu Đăng

TPHCM, tháng 5 năm 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ThS Trần Bữu Đăng

TPHCM, tháng 5 năm 2020

ĐÁNH GIÁ HỘI ĐỒNG

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……

Xác nhận của hội đồng (Ký và ghi rõ họ và tên)

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Kim loại nặng và sự ảnh hưởng 1

1.1.1 Các nguồn phát thải kim loại 1

1.1.2 Sự ảnh hưởng của kim loại nặng đến con người 2

1.2 Các vật liệu hấp phụ phổ biến 3

1.3 Vật liệu hấp phụ: Cellulose biến tính 4

1.3.1 Ưu điểm của cellulose biến tính 4

1.3.2 Thiosemicarbazide cellulose 6

1.4 Mục tiêu nghiên cứu 8

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 9 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 9

2.2 Tẩy rửa bông thô 9

2.3 Điều chế KIO4 9

2.4 Oxi hóa bông 9

2.5 Khảo sát đơn biến để xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình oxi hóa bông 10

2.6 Chuẩn độ và đo mật độ quang dung dịch sau khi oxi hóa bông 10

2.7 Ngưng tụ TC với N(4)-morpholinothiosemicarbazide 11

2.8 Khảo sát đơn biến để xác định điều kiện tối ưu cho phản ứng ngưng tụ TC với N(4)-morpholinothiosemicarbazide 11

2.9 Hấp phụ ion Cu2+ bằng MTC 12

2.10 Khảo sát đơn biến để xác định điều kiện tối ưu cho sự hấp phụ của MTC với ion Cu2+ 12

2.11.Xây dựng phương trình đẳng nhiệt, nhiệt động, động học cho quá trình hấp phụ của MTC với ion Cu2+ 13

2.12 Đánh giá ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất hấp phụ 13

2.13 Giải hấp và tái sử dụng 13

2.14 Đo mật độ quang dung dịch sau hấp phụ 14

2.15 Phương pháp tính toán 14

2.15.1 Chuẩn độ xác định mmol CHO/g 14

2.15.2 Đo mật độ quang xác định mmol CHO/g 14

2.15.3 Đo mật độ quang xác định hiệu suất hấp phụ 14

2.15.4 Tính sai số 15

2.15.5 CI (crystallinity index) 16

2.15.6 Phương trình đẳng nhiệt 16

2.16 Phương pháp nghiên cứu 18

2.16.1 Chuẩn độ thể tích 18

2.16.2 Phổ hấp thu electron UV-Vis 18

2.16.3 Phổ hấp thu hồng ngoại FT-IR 18

2.16.4 Phổ nhiễu xạ tia X – XRD 18

2.16.5 Chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 18

2.16.6 Đo diện tích bề mặt BET 18

2.16.7 Phân tích nhiệt TGA/DSC 18

2.16.8 Phân tích thành phần nguyên tố EDX 19

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20 3.1 Tẩy rửa bông thô 20

3.2 Khảo sát đơn biến để xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình oxi hóa bông 22

3.3 Khảo sát đơn biến để xác định điều kiện tối ưu cho phản ứng ngưng tụ TC với N (4)-morpholinothiosemicarbazide 43

3.4 Khảo sát đơn biến để xác định điều kiện tối ưu cho sự hấp phụ của MTC với ion Cu2+ 43

3.5 Đánh giá ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất loại bỏ ion Cu2+ của MTC 46 3.5.1 Ảnh hưởng của pH và thời gian đến % loại bỏ ion Cu2+ của MTC 46

3.5.2 Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến % loại bỏ ion Cu2+ của MTC 47

3.5.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến % loại bỏ ion Cu2+ của MTC 48

3.6 Khảo sát cấu trúc của bông trước oxi hóa, TC, MTC, MTC-Cu 50

3.6.1 Phân tích phổ FT-IR 50

3.6.2 Phân tích XRD 51

3.6.3 Phân tích SEM 52

3.6.4.Phân tích EDX 53

3.6.5 Phân tích phổ TGA/DSC 54

3.6.6 Phân tích BET 56

3.7 Xây dựng phương trình đẳng nhiệt, nhiệt động, bậc phản ứng cho quá trình hấp phụ của MTC với ion Cu2+ 57

3.7.1 Xây dựng phương trình đẳng nhiệt 57

3.7.2 Xây dựng phương trình động học 59

3.7.3 Xây dựng phương trình nhiệt động 61

3.8 Giải hấp và tái sử dụng 63

4 KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Quy trình oxi hóa TCR 9

Hình 2 Quy trình ngưng tụ TC với N(4)-morpholinothiosemicarbazide 11

Hình 3 Quy trình hấp phụ/giải hấp của MTC 12

Hình 4 Cấu trúc đại diện cho hemicellulose 20

Hình 5 Cấu trúc đại diện cho lignin 20

Hình 6 Cấu trúc đại diện cho sáp tự nhiên 20

Hình 7 Cấu trúc đại diện cho pectin 21

Hình 8 Cấu trúc đại diện cho protein 21

Hình 9 (a).Cấu trúc đại diện cho chất màu tự nhiên; (b) Thuốc nhuộm tự nhiên 22

Hình 10 Phổ UV-Vis của dung dịch chuẩn (20mL) 23

Hình 11 Đồ thị biểu diễn kết quả chuẩn độ và đo quang của yếu tố đơn biến thành phần dung dịch đệm 23

Hình 12 Cơ chế oxi hóa cellulose bằng IO 4 - 26

Hình 13 Đồ thị biểu diễn kết quả chuẩn độ và đo quang của yếu tố pH dung dịch 26

Hình 14 Đồ thị biểu diễn kết quả chuẩn độ và đo quang yếu tố thời gian 31

Hình 15 Đồ thị biểu diễn kết quả chuẩn độ và đo quang yếu tố nhiệt độ 34

Hình 16 Đồ thị biểu diễn kết quả chuẩn độ và đo quang yếu tố đơn biến tỉ lệ khối lượng 37

Hình 17 Đồ thị biểu diễn kết quả chuẩn độ và đo quang yếu tố nồng độ NaCl (Lực ion) 40

Hình 18 Đồ thị khảo sát đơn biến: (a) thời gian ngưng tụ; (b) nhiệt độ ngưng tụ 43

Hình 19 Đồ thị khảo sát yếu tố pH 44

Hình 20 Đồ thị khảo sát yếu tố thời gian 44

Hình 21 Đồ thị khảo sát yếu tố nhiệt độ 45

Hình 22 Đồ thị khảo sát tốc độ lắc 45

Hình 23 Yếu tố pH và thời gian 46

Hình 24 Yếu tố pH và nhiệt độ 48

Hình 25 Yếu tố thời gian và nhiệt độ 49

Hình 26 Phổ IR của TCR (đường màu xanh), TC (đường màu đỏ), MTC (đường màu đen) 50

Hình 27 Phổ XRD của TCR (đường màu đen), TC (đường màu đỏ), MTC (đường màu xanh) 51

Hình 28 Hình chụp SEM của: (a) TCR; (b) TC; (c) MTC 52

Hình 29 Hình SEM của TC ở các kích thước khác nhau 53

Hình 30 Phổ EDX của (a) MTC; (b) MTC-Cu 54

Hình 31 Phổ TGA/DSC của (a): TCR, (b): TC, (c) MTC, (d): MTC-Cu 55

Hình 32 Khảo sát khả năng loại bỏ ion của 3 mẫu TCR, TC, MTC 56

Hình 33 Mô hình phương trình đẳng nhiệt: (a) Langmuir; (b) Freundlich; (c) Temkin; (d) Dubini – Radushkevich 57

Hình 34 Đồ thị phương trình Van’t Hoff cho sự hấp phụ ion Cu 2+ trên MTC 61

Hình 35 Số lần hấp phụ và tái hấp 63

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Nguồn phát thải của một số kim loại tiêu biểu 1

Bảng 2 Một số triệu chứng gây ra bởi các kim loại 2

Bảng 3 Một số vật liệu hấp phụ phổ biến 3

Bảng 4 Khả năng hấp phụ của cellulose qua các phương pháp điều chế 4

Bảng 5 Một số tác nhân biến tính trên cellulose 6

Bảng 6 Một số cellulose biến tính của thiosemicarbazide không nhóm thế 7

Bảng 7 Một số cellulose biến tính của thiosemicarbazide có nhóm thế 7

Bảng 8 Đánh giá độ sai khác của hai phương pháp của yếu tố thành phần đệm 24

Bảng 9 Đánh giá độ tụ của hai phương pháp của yếu tố thành phần đệm 25

Bảng 10 Đánh giá ANOVA hai biến có lặp của yếu tố thành phần đệm 25

Bảng 11 Đánh giá độ sai khác của hai phương pháp của yếu tố pH 27

Bảng 12 Đánh giá độ tụ của hai phương pháp của yếu tố pH 29

Bảng 13 Đánh giá ANOVA hai biến có lặp của yếu tố pH 29

Bảng 14 Đánh giá độ sai khác của hai phương pháp của yếu tố thời gian 31

Bảng 15 Đánh giá độ chính xác của hai phương pháp của yếu tố thời gian 32

Bảng 16 Đánh giá ANOVA hai biến có lặp của yếu tố thời gian 32

Bảng 17 Đánh giá độ sai khác của hai phương pháp của yếu tố nhiệt độ 34

Bảng 18 Đánh giá độ chính xác của hai phương pháp của yếu tố nhiệt độ 35

Bảng 19 Đánh giá ANOVA hai biến có lặp của yếu tố nhiệt độ 35

Bảng 20 Đánh giá độ sai khác của hai phương pháp của yếu tố tỉ lệ khối lượng 37

Bảng 21 Đánh giá độ chính xác của hai phương pháp của yếu tố tỉ lệ khối lượng 38

Bảng 22 Đánh giá ANOVA hai biến có lặp của yếu tố tỉ lệ khối lượng 39

Bảng 23 Đánh giá độ sai khác của hai phương pháp của yếu tố nồng độ NaCl (Lực ion) 40

Bảng 24 Đánh giá độ chính xác của hai phương pháp của yếu tố nồng độ NaCl

(Lực ion) 41

Bảng 25 Đánh giá ANOVA hai biến có lặp của yếu tố nồng độ NaCl (Lực ion) 42

Bảng 26 ANOVA 2 biến có lặp của cặp pH và thời gian 47

Bảng 27 ANOVA 2 biến có lập của cặp pH và nhiệt độ 48

Bảng 28 ANOVA 2 biến có lặp của cặp thời gian và nhiệt độ 49

Bảng 29 Sai số của các mô hình đẳng nhiệt 58

Bảng 30 So sánh các vật liệu khác nhau 59

Bảng 31 Hằng số tốc độ động học của sự hấp phụ 60

Bảng 32 Sai số của các phương trình động học 60

Bảng 33 Giá trị nhiệt động của quá trình hấp phụ 61

Bảng 34 So sánh các giá trị nhiệt động của các vật liệu 62

Bảng 35 So sánh khả năng tái hấp phụ của các vật liệu 63

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

-OH Nhóm chức ancol Cu(OH)2 Copper hydroxide -CHO Nhóm chức

aldehyde

CuS Copper sulfide

2 Góc 2 theta CV Độ lệch chuẩn tương

đối

Cu Bước sóng quét

XRD

di Hiệu 2 phương pháp

ΔHo sự thay đổi

enthalpy

scanning calorimeter

ΔSo sự thay đổi

entropy

dtb Trung bình của di

ΔGo năng lượng tự do

Gibbs

F Hệ số Fischer

Δq% Độ lệch chuẩn FA Hệ số Fisher của A

 Cận tin trung bình FAB Hệ số Fisher của A&B

χ2 Chi bình phương FB Hệ số Fisher của B

Ag Silver FT-IR Fourier transform infared

Au Gold H+ Ion hydronium

Ba Barium HCl Hydrochloric acid BET Brunauer Emmett

Teller

Hg Mercury

bT Hằng số Temkin I2 Iodine

C Carbon I- Ion iodide

Cd Cadmium IO3- Ion iodate

CH3COOH Acetic acid IO4- Ion periodate

Cu2+ Ion đồng(II) KI Potassium iodide

KIO3 Potassium iodate R2 Hệ số hồi quy

phương MTC-Cu Bông hấp phụ

TC Bông đã oxi hóa

NaCl Sodium chloride TCR Bông đã tẩy

NaOH Sodium hydroxide TGA Thermogravimetric

analysis

Ni Nikel TLTK Tài liệu tham khảo

Pb Lead UV-Vis Ultraviolet Visible

qe,exp Dung lượng hấp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Kim loại nặng và sự ảnh hưởng

1.1.1 Các nguồn phát thải kim loại

Sự phát triển của ngành công nghiệp trên toàn thế giới đã giúp cho tốc độ phát triển của

các nước tăng nhanh, các tiến bộ về mặt khoa học, kỹ thuật với nhiều nghiên cứu được phát triển mục đích phục vụ cho con người về các mặt trong đời sống Tuy nhiên, sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp đã kéo theo những hậu quả nặng nề đến môi trường tự nhiên, các nguồn khoáng sản, động thực vật và con người cũng chịu ảnh hưởng không ít bởi những

sự tàn phá trên Một trong những sự ảnh hưởng mạnh mẽ nhất của ngành công nghiệp đến môi trường là ô nhiễm nguồn nước, đặc biệt hơn là nguồn nước ô nhiễm bởi các kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, gây ảnh hưởng đến môi trường thủy sinh và các môi trường xung quanh Nguồn gây ô nhiễm đa số gây ra bởi nước thải chưa xử lý hoặc xử lý sơ cấp của các nhà máy sản xuất, nhiệt luyện kim loại… vào môi trường nước gần nhất (sông, hồ, kênh rạch…) với các ion kim loại thường gặp là chì (Pb), arsenic (As), thủy ngân (Hg), chromium (Cr), nickel (Ni), barium (Ba), cadmium (Cd), cobalt (Co), selenium (Se), vanadium (V), kẽm (Zn),manganese (Mn) [1], [2] Ngoài ra còn một số hoạt động khác như: sử dụng thuốc bảo vệ thực vật quá mức, lượng tồn dư sẽ đi theo các lạch nước chảy ra sông; nước mưa chứa carbon dioxide hòa tan, khi các loại đá chịu ảnh hưởng của mưa, các kim loại trong đá (thường tồn tại dạng muối carbonate, sulfate…) sẽ hòa tan theo nước mưa ngấm vào đất cũng góp phần gây ô nhiễm nguồn nước [1], [2]

Bảng 1 Nguồn phát thải của một số kim loại tiêu biểu

Chromium

Công nghiệp thuộc da

[3]–[5]

Khai thác mỏ Sản xuất hợp kim

Mạ chromium Phân bón…

Thủy ngân

Nhà máy hóa chất

[2], [10], [11]

Đèn huỳnh quang Chất thải bệnh viện Nhà máy nhiệt điện

Đồng

Khai thác mỏ

[2],[12], [13]

Mạ kim loại Các quá trình nấu chảy…

1.1.2 Sự ảnh hưởng của kim loại nặng đến con người

Các kim loại sẽ ảnh hưởng rất lớn đến thực vật, động vật và con người hấp thụ Tiêu biểu nhất là con người, chịu ảnh hưởng nặng nề từ sự phát thải của các nhà máy, xí nghiệp, các hoạt động công nghiệp… Khi vào cơ thể con người, kim loại và các chất độc khác sẽ được cơ thể đào thải, loại bỏ Tuy nhiên, không phải kim loại nào cơ thể cũng có thể đào thải và không thể đào thải hoàn toàn ra khỏi cơ thể Vì vậy, các kim loại này sẽ tồn tại trong cơ thể, nếu con người thường xuyên tiếp xúc với nguồn phát thải kim loại, cơ thể sẽ tích tụ một lượng lớn kim loại gây ảnh hưởng đến hoạt động của các chức năng, đặc biệt nhất là gan và thận - hai cơ quan đảm nhiệm việc loại bỏ chất độc ra khỏi cơ thể Lâu dần theo thời gian, các ion kim loại sẽ ảnh hưởng đến các cơ quan và phát sinh những căn bệnh từ nhẹ như ói mửa, đau đầu… đến nặng như suy gan, suy thận, suy đa tạng,…

Bảng 2 Một số triệu chứng gây ra bởi các kim loại

Cadmium

Rối loạn chức năng thận

[2], [15], [16]

Viêm phổi Nhuyễn xương Loãng xương…

Ung thư

Chì

Giảm tổng hợp hemoglobin

[2], [20], [21]

Rối loạn chức năng thận Ảnh hưởng đến hệ thần kinh…

Thủy ngân

Sảy thai

[2], [22]–[24]

Dị tật bẩm sinh Mất trí nhớ Suy đa tạng…

Đồng

Bệnh Wilson và Menkes

[25]–[27]

Xơ gan Suy thận cấp tính Suy đa tạng…

…

1.2 Các vật liệu hấp phụ phổ biến

Để giảm thiểu sự phát thải kim loại ra môi trường bên ngoài, nhiều nhà máy, khu công

nghiệp đã sử dụng nhiều phương pháp như phương pháp kết tủa hóa học [28]–[30], phương pháp điện phân [31]–[33], phương pháp trao đổi ion [34]–[36], phương pháp keo tụ [37]–[39]

và một số phương pháp khác [40]–[43] Những phương pháp kể trên thường tốn nhiều chi phí

để mua các hóa chất, dụng cụ, thiết bị hiện đại để xử lý nước thải, cần phải có đội ngũ giàu kinh nghiệm và kiến thức về các phương pháp cũng như cách bảo quản các thiết bị dụng cụ xử

lý nước thải [44], các phương pháp hóa học thường đưa vào nước đã được xử lý một lượng lớn các ion khác gây sự ô nhiễm ion lạ sau khi xử lý các ion kim loại có trong nước, những phương pháp xử lý trên chỉ hiệu quả đối với nguồn nước thải chứa hàm lượng kim loại lớn [43] Vì vậy

để xử lý hiệu quả các nguồn nước thải chứa hàm lượng kim loại từ 10-100 mg/L, phương pháp được áp dụng là phương pháp hấp phụ Các vật liệu thường được sử dụng để hấp phụ

Bảng 3 Một số vật liệu hấp phụ phổ biến

(mg/L)

Trích dẫn

Cr(VI) 5-60 [45]

Cd(II) 1-6

Zeolite

Fe(III) 162.78

[48] Zn(II) 38.41

Cu(II) 116.25

[49] Pb(II) 135.15

Đất sét

Hg(II) 3-100

[50] Pb(II) 6-41.4

Cd(II) 16.7 [51]

…

1.3 Vật liệu hấp phụ: Cellulose biến tính

1.3.1 Ưu điểm của cellulose biến tính

Các vật liệu kể trên được sử dụng nhiều và có nhiều hiệu quả, tuy nhiên các vật liệu

này chỉ có khả năng hấp phụ một vài kim loại, một số loại vật liệu có quy trình tổng hợp phức tạp, cần có các thiết bị chuyên dụng sẽ không phù hợp với một số phòng thí nghiệm không có đầy đủ trang thiết bị [44], [52] Vì vậy, loại vật liệu mới được tìm ra và áp dụng để hấp phụ kim loại nặng trong nước là cellulose và dẫn xuất là chitosan Cellulose dễ tìm kiếm nguồn vật liệu thô, quy trình sơ chế ban đầu đơn giản, không cần điều kiện phức tạp (về nhiệt độ, áp suất, khí trơ), thân thiện với môi trường và con người Cellulose tồn tại các nhóm –OH giúp cho hợp chất này tạo ra các dẫn xuất khác nhau như ester, carbamte, ether, aldehyde,…[44], [53]

Bảng 4 Khả năng hấp phụ của cellulose qua các phương pháp điều chế

Oxi hóa Ni(II) 184

Ghép bức xạ năng lượng

cao

Cu(II) 49.6 – 76 Hg(II) 280

Cd(II) 168 Pb(II) 75.8

Cellulose được lựa chọn nhiều hơn chitosan vì khả năng lấy vật liệu thô từ tự nhiên là

bông, lá cây, thân cây… dễ hơn chitosan phải trích xuất từ nguồn nguyên liệu là vỏ tôm, cua… với quy trình phức tạp, tốn nhiều chi phí và xác suất tạo thành chitosan ít hơn cellulose Hai nhóm –OH ở vị trí C2-C3 của cellulose giúp cho phản ứng oxi hóa tạo thành nhóm –CHO dễ dàng hơn so với chitosan có hai nhóm –OH ở vị trí C3-C5 Vì thế, cellulose thường được ngưng

tụ với các hợp chất hữu cơ để từ đó tạo phức bền với các ion kim loại Trên thế giới, cellulose còn được cải thiện tính chất bằng các tác nhân khác nhau [44]

Bảng 5 Một số tác nhân biến tính trên cellulose

Bột gỗ

Acrylonitrile

1995 Hydroxylamine

Succinic anhydride 2000 Citric acid 2004 Acrylic acid 2006

Cellulose

Sodium metaperiodate 1984 Sodium metaperiodate

Hydroxamic acid 1990

Cysteine 1999 Acrylamide 2003 Acrylic acid 1999

Succinic anhydride

Hydroxylamine

2006 Acrylonitrile

…

1.3.2 Thiosemicarbazide cellulose

Để biến tính cellulose, một tác nhân khác được sử dụng là thiosemicarbazide Cellulose

biến tính sẽ có nhóm C=S, tạo liên kết bền với các kim loại trong nước Các tác nhân thiosemicarbazide bao gồm có nhóm thế và không nhóm thế

Thiosemicarbazide không nhóm thế [52], [54]–[56]

Bảng 6 Một số cellulose biến tính của thiosemicarbazide không nhóm thế

Muối Natri của carboxymethyl

Bảng 7 Một số cellulose biến tính của thiosemicarbazide có nhóm thế

Xơ bông

Au(III) (Hai vật liệu khác nhau)

140 mg/g

198.31 mg/g

Pd(II) 87.43 mg/g Ag(I) 71.14 mg/g

Cd(II) 92.32 mg/g

Vì những lý do trên, trong nghiên cứu này, chúng tôi chọn vật liệu thô là bông Ấn Độ

(Gossypium hirsutum L.) với tác nhân biến tính là N(4)-morpholinothiosemicarbazide để tạo

ra một vật liệu mới có khả năng hấp phụ ion kim loại

1.4 Mục tiêu nghiên cứu

- Loại bông Ấn Độ này có các tính chất khác so với các loại bông ở các báo cáo, nên

quy trình oxi hóa bông bằng KIO4 được khảo sát xúc tác, pH, thời gian, nhiệt độ, tỉ lệ khối lượng, nồng độ NaCl để tìm điểm tối ưu trong từng biến

- Tiếp đến, vì đây là tác nhân biến tính mới được ngưng tụ với cellulose Vì vậy, khảo

sát đơn biến với các biến là thời gian, nhiệt độ, thời gian để tìm ra điểm tối ưu trong từng biến

- Sau đó, khảo sát các đơn biến của quá trình hấp phụ của vật liệu với kim loại Cu(II) qua các biến nhiệt độ, thời gian, pH, tốc độ lắc để tìm ra điểm tối ưu trong từng biến

- Sau khi xác định các đơn biến của quá trình hấp phụ, khảo sát các phương trình động học, nhiệt động, bậc phản ứng được tiến hành Sau đó là khảo sát quá trình giải hấp và tái hấp phụ

-Tất cả sản phẩm của cellulose đều được đo phổ FT-IR, SEM, XRD, BET, TGA và các

dung dịch đều được đo mật độ quang để đối chứng lại

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị

Sodium hydroxide, hydrogen peroxide 30%, hydrochloric acid 36.5%, potassium iodide, potassium permangate, potassium hydroxide, soidum hydroxide, sodium chloride, hồ tinh bột, sodium thiosulfate pentahydrate, boric acid (rắn), acetic acid đặc, phosphoric acid đặc, sulfuric acid đặc, carbon disulfide, ammonia, hydrazine hydrate, ethanol, copper sulfate pentahydrate, ethyl acetate: Xilong – Trung Quốc, potassium iodate: BDH – Anh, morpholine, natri chloroacetate: Sigma-Aldrich – Mỹ, bông Ấn Độ: Nhà kho GLE Logistic, TPHCM, VN

Bình cầu chịu nhiệt 500 mL, cốc 250 mL, hệ thống sinh hàn, erlen 100 mL, 500mL, buret 25 mL, ống dẫn khí, máy khuấy từ, bể điều nhiệt, máy đo pH cầm tay (Winlab), cân kỹ thuật, giấy lọc, hệ thống lọc chân không, bếp điện, nhiệt kế

2.2 Tẩy rửa bông thô

3.0 g bông thô, 6.0 g NaOH được cho vào bình cầu chịu nhiệt 500 mL chứa 300 mL nước, khuấy đều và được đun ở 100oC trong 2.0 giờ Sau đó, đổ hết phần dung dịch trong bình cầu, cho 20 mL H2O2 30% vào bình cầu, đun ở 100oC trong 30 phút Sau đó, bông được lọc và ngâm trong dung dịch HCl 0.1M tại nhiệt độ 25oC trong 2.0 giờ Sau đó, bông được lọc và rửa lại nhiều lần bằng nước, sấy khô ở nhiệt độ 70oC, thu được bông sạch (TCR).[60]

2.3 Điều chế KIO 4

KI + 8KOH + 4Cl2  8KCl + KIO4 + 4H2O

10 g KI, 20 g KOH cho vào cốc 100 mL chứa 60 mL nước, được khuấy bằng máy khuấy

từ Cho KMnO4 vào erlen có ống dẫn khí, có gắn với buret chứa HCl đặc Dẫn khí sinh ra vào cốc 100 mL trong 3.0 giờ Kết tủa được để lắng, lọc và sấy khô ở nhiệt độ 70oC

2.4 Oxi hóa bông

Hình 1 Quy trình oxi hóa TCR

Cho bông và KIO4 vào erlen 100 mL theo tỉ lệ khối lượng bông:KIO4 = 1:8 với pH dung dịch đệm của CH3COOH = 3.0 được phản ứng ở 45oC trong 6.0 giờ ở điều kiện không

có ánh sáng Sản phẩm phản ứng được lọc, rửa sạch với nước, sấy khô tại 70oC và thu được bông đã oxi hóa (TC).[53]

2.5 Khảo sát đơn biến để xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình oxi hóa bông

Các mức đơn biến đều có mẫu blank để đối chứng Các dung dịch sau phản ứng đều được chuẩn độ và đo mật độ quang tại bước sóng 287.80 nm

Sự ảnh hưởng của thành phần dung dịch đệm đến số mmol CHO/g: Tỉ lệ khối lượng

bông:KIO4 = 1:1 với pH dung dịch đệm là 3.0 được phản ứng ở 25oC trong 6.0 giờ với các acid khác nhau: H2SO4, H3PO4, CH3COOH

Sự ảnh hưởng của pH dung dịch đệm đến số mmol CHO/g: Tỉ lệ khối lượng bông:KIO4

= 1:1 với pH dung dịch đệm của CH3COOH là 2.0; 2.5; 3.0; 3.5; 4.0; 4.5; 5.0 được phản ứng

ở 25oC trong 6.0 giờ

Sự ảnh hưởng của thời gian đến số mmol CHO/g: Tỉ lệ khối lượng bông:KIO4 = 1:1 với pH dung dịch đệm của CH3COOH là 3.0 được phản ứng ở 25oC trong 4.0; 5.0; 6.0; 7.0; 8.0; 9.0 giờ

Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến số mmol CHO/g: Tỉ lệ khối lượng bông:KIO4 = 1:1 với

pH dung dịch đệm của CH3COOH là 3.0 được phản ứng ở 25oC; 35oC; 45oC; 55oC; 65oC trong 6.0 giờ

Sự ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng bông:KIO 4 đến số mmol CHO/g: Tỉ lệ khối lượng

bông:KIO4 = 1:1; 1:2; 1:4; 1:6; 1:8; 1:10 với pH dung dịch đệm của CH3COOH là 3.0 được phản ứng ở 45oC trong 6.0 giờ

Sự ảnh hưởng của lực ion đến số mmol CHO/g: Tỉ lệ khối lượng bông:KIO4 = 1:8 với với pH dung dịch đệm của CH3COOH là 3.0 được phản ứng ở 45oC trong 6.0 giờ với lực ion được điều chỉnh bằng NaCl ở các nồng độ khác nhau: 0.05M; 0.10M; 0.15M; 0.20M; 0.25M

2.6 Chuẩn độ và đo mật độ quang dung dịch sau khi oxi hóa bông

Chuẩn độ: Chiết dung dịch sau oxi hóa với ethyl acetate Rút 1 mL dung dịch sau khi

chiết định mức đến 100 mL, rút 5 mL dung dịch định mức cho vào erlen 100 mL với 5 mL

H2SO4 0.1M và 5 mL dung dịch KI 0.1M và chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 0.1M với chỉ thị là hồ tinh bột

Đo mật độ quang

Pha các dung dịch sau [61]

S1: Dung dịch đệm KI: Hòa tan 6.3 g boric acid vào bình định mức chứa 700 mL nước

và lắc đều Thêm 10 g KI và định mức đến vạch

S2: H2SO4 0.1M: Thêm từ từ 5.6 mL H2SO4 đặc vào bình định mức chứa 900 mL nước, lắc đều và định mức đến vạch

S3: KIO3 4.7x10-3 M: Hòa tan 0.5g KIO3 rắn trong bình định mức chứa 400 mL nước, lắc đều và định mức đến vạch

S4: KIO3 4.7x10-5 M: Rút 5.0 mL dung dịch S3, thêm 0.5 g KI và 10 mL S2, hòa tan và định mức đến 500 mL

Để dựng đường chuẩn [61]: Dung dịch chuẩn được pha như sau: Rút 5, 6, 7, 8, 9, 10 và

20 mL dung dịch S4 và định mức đến 100 mL bằng dung dịch S1 Đối với dung dịch blank: Rút 10 mL dung dịch S2 và định mức đến 100 mL với dung dịch S1

Để đo mật độ quang dung dịch mẫu: Rút 1 mL dung dịch sau khi chiết, 5 mL dung dịch S1, 5 mL dung dịch S2 vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch và lắc đều Đối với khảo sát tỉ lệ khối lượng giữa bông và KIO4, từ tỉ lệ 1:4 đến 1:10, rút 1 mL dung dịch sau oxi hóa, 5 mL dung dịch S1, 5 mL dung dịch S2 vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch

và lắc đều Sau đó rút 40 mL dung dịch vừa pha vào bình định mức 100 mL khác, định mức đến vạch và lắc đều

Các dung dịch được quét tại bước sóng 287.80 nm

2.7 Ngưng tụ TC với N(4)-morpholinothiosemicarbazide

Hình 2 Quy trình ngưng tụ TC với

N(4)-morpholinothiosemicarbazide

TC được ngưng với N(4)-morpholinothiosemicarbazide [62] với tỉ lệ khối lượng là 1:2,

pH dung dịch là 5.0, được đun ở nhiệt độ 80oC trong 6 giờ Sau đó sản phẩm phản ứng được lọc, rửa bằng ethanol nóng, sấy khô ở 70oC và thu được sản phẩm sạch bông đã ngưng tụ (MTC)

2.8 Khảo sát đơn biến để xác định điều kiện tối ưu cho phản ứng ngưng tụ TC với N(4)-morpholinothiosemicarbazide

Các MTC được hấp phụ ion Cu2+ để so sánh hiệu suất giữa các MTC ở các mức đơn biến khác nhau Các dung dịch sau hấp phụ được đo mật độ quang tại bước sóng 800.00 nm

Sự ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion Cu 2+: Tỉ lệ khối lượng của TC: N(4)-morpholinothiosemicarbazide là 1:2, pH dung dịch là 5.0 được đun ở nhiệt độ 80oC trong 2; 4; 6; 8 giờ

Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất hấp phụ ion Cu 2+ : Tỉ lệ khối lượng của TC:

N(4)-morpholinothiosemicarbazide là 1:2, pH dung dịch là 5.0 được đun ở nhiệt độ 40oC; 60oC;

80oC; 100oC trong 6 giờ

2.9 Hấp phụ ion Cu 2+ bằng MTC

Hình 3 Quy trình hấp phụ/giải hấp của MTC

0.05 g MTC được cho vào erlen chứa 50 mL dung dịch CuSO4 100 mg/L với pH dung dịch là 6.0, nhiệt độ dung dịch là 30oC được hấp phụ trong thời gian 30 phút với tốc độ 80 RPM

2.10 Khảo sát đơn biến để xác định điều kiện tối ưu cho sự hấp phụ của MTC với ion Cu 2+

Các MTC ở các mức đơn biến đều được hấp phụ ion Cu2+ để so sánh hiệu suất của MTC đơn biến Các dung dịch sau hấp phụ được đo quang tại bước sóng 800.00 nm.[53]

Sự ảnh hưởng của pH dung dịch đến hiệu suất hấp phụ ion Cu 2+ : 0.05g MTC được hấp

phụ trong 50 mL dung dịch CuSO4 100 mg/L với pH dung dịch là 1.0; 2.0; 3.0; 4.0; 5.0; 6.0, nhiệt độ dung dịch là 30oC trong thời gian 30 phút với tốc độ 80 RPM

Sự ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ ion Cu 2+ : 0.05 g MTC được

hấp phụ trong 50 mL dung dịch CuSO4 100 mg/L với pH dung dịch là 6.0 và nhiệt độ dung dịch là 30oC trong thời gian 10; 20; 30; 40; 50; 60 phút với tốc độ 80 RPM

Sự ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch đến hiệu suất hấp phụ ion Cu 2+: 0.05 g MTC được hấp phụ trong 50 mL dung dịch CuSO4 100 mg/L với pH dung dịch là 6.0 và nhiệt độ dung dịch là 30oC; 40oC; 50oC; 60oC; 70oC; 80oC trong thời gian 30 phút với tốc độ 80 RPM

Sự ảnh hưởng của tốc độ đến hiệu suất hấp phụ ion Cu 2+: 0.05 g MTC được hấp phụ trong 50 mL dung dịch CuSO4 100 mg/L với pH dung dịch là 6.0 và nhiệt độ dung dịch là 30oC trong thời gian 30 phút với tốc độ 80; 160; 240; 320 RPM

2.11.Xây dựng phương trình đẳng nhiệt, nhiệt động, động học cho quá trình hấp phụ của MTC với ion Cu 2+

Phương trình động học: 0.05 g MTC hấp phụ ion Cu2+ tại các thời gian khác nhau: 10; 15; 20; 25; 30 phút với các nồng độ của Cu2+ khác nhau là 100; 75; 50 mg/L trong dung dịch

có pH = 6.0 và nhiệt độ là 30oC với tốc độ là 80 RPM [53][59]

Phương trình nhiệt động hấp phụ: 0.05 g MTC hấp phụ ion Cu2+ có nồng độ 100 mg/L tại các nhiệt độ dung dịch khác nhau được đo trực tiếp: 29oC; 31oC; 33oC; 35oC; 38oC với pH dung dịch là 6.0 trong thời gian 30 phút [53][59]

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ: 0.05g MTC hấp phụ ion Cu2+ tại các nồng độ khác nhau từ 10-100 mg/L tại nhiệt độ dung dịch là 30oC trong pH dung dịch là 6.0 với thời gian là

30 phút với tốc độ là 80 RPM [53][59]

2.12 Đánh giá ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất hấp phụ

Sự ảnh hưởng của cặp nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion Cu 2+ : 0.05 g

MTC được hấp phụ với 50 mL dung dịch Cu2+100 mg/L với các nhiệt độ dung dịch khác nhau

30oC; 40oC; 50oC; 60oC ở các thời gian khác nhau 10; 20; 30; 60 phút với pH dung dịch là 6.0

và tốc độ 80 RPM

Sự ảnh hưởng của pH và thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion Cu 2+ : 0.05 g MTC được

hấp phụ với 50 mL dung dịch Cu2+ 100 mg/L với các pH dung dịch khác nhau 4.0; 5.0; 6.0 trong các khoảng thời gian khác nhau 10; 20; 30; 60 phút ở nhiệt độ dung dịch là 30oC và tốc

độ 80 RPM

Sự ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến hiệu suất hấp phụ ion Cu 2+ : 0.05 g MTC được

hấp phụ với 50 mL dung dịch Cu2+ 100 mg/L với các pH dung dịch khác nhau 4.0; 5.0; 6.0 ở các nhiệt độ khác nhau 30oC; 40oC; 50oC; 60oC trong thời gian 30 phút và tốc độ 80 RPM

2.13 Giải hấp và tái sử dụng

Giải hấp: 0.05 g MTC-Cu được cho vào cốc chứa 50 mL dung dịch HCl 0.1M và được khuấy trong 10 phút Dung dịch được sử dụng để đo mật độ quang tại bước sóng để xác định phần trăm giải hấp của MTC.[53]

Tái sử dụng: Sau khi giải hấp MTC bằng dung dịch NaOH 0.1M để trung hòa, sau đó rửa MTC bằng nước nhiều lần và sấy ở 70oC, thu được MTC tái sử dụng

2.14 Đo mật độ quang dung dịch sau hấp phụ

Khảo sát đơn biến điều kiện ngưng tụ và hấp phụ: Rút 2 mL dung dịch sau hấp phụ cho vào bình định mức 100 mL Sau đó cho lần lượt 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 44 mL dung dịch CuSO4 0.1M chuẩn, định mức đến vạch và đo quang ở bước sóng 800 nm

Xây dựng phương trình nhiệt động học, bậc phản ứng, đánh giá ảnh hưởng yếu tố đến hiệu suất hấp phụ, giải hấp và tái sử dụng: Rút 2 mL dung dịch sau hấp phụ cho vào bình định mức 100 mL Sau đó cho lần lượt 30; 32; 34; 36; 38 mL dung dịch CuSO4 0.1M chuẩn, định mức đến vạch và đo quang ở bước sóng 800 nm

Dung dịch blank: Gọi số mol ban đầu của KIO4 là (a+b)

Dung dịch phản ứng: Gọi a là số mol của KIO4, b là số mol của KIO3

Gọi c là số mol của I2

Có hệ phương trình: 4a + 4b = c1

4a + 3b = c2

2b mmol CHO/g =

m

Trong đó m là khối lượng bông trước oxi hóa

2.15.2 Đo mật độ quang xác định mmol CHO/g

Từ phương trình chuẩn tìm được ở bước sóng 287.80 nm: y = 40.39x – 3.033.10-4 tương ứng với số mol của I2 sinh ra

Với hệ phương trình tương tự phương pháp chuẩn độ, từ đó sẽ tính được số mmol CHO/g

2.15.3 Đo mật độ quang xác định hiệu suất hấp phụ

Tính được nồng độ (mg/L) của ion Cu2+ lúc cân bằng từ phương trình đường thẳng có dạng y = ax + b được dựng từ phương pháp thêm chuẩn Để tính được nồng độ Cf, thay y = 0

sẽ thu được Cf và lấy giá trị tuyệt đối Cf

i f

C -C

%Ad=

100

Trong đó Ci là nồng độ ban đầu của ion Cu2+, Cf là nồng độ lúc cân bằng của ion Cu2+

q -qSSE=

n

Tổng sai số tuyệt đối (SAE)

n e,exp e,cal i=1

SAE=q -q

Chi bình phương (χ2)  2

n e,exp e,cal 2

n-1Trong đó

n: số bậc (số thí nghiệm)

qe,exp: dung lượng hấp phụ thực nghiệm (mg/g)

qe,cal: dung lượng hấp phụ lý thuyết (mg/g)

Các phép tính sai số sau được sử dụng để đánh giá độ chính xác, độ sai khác và sự ảnh hưởng của phương pháp đến mmol CHO/g

2

i tb d

x

ε = t.s CV = 100s

x 2

I002: độ cao của peak 002

Iam: độ cao của peak thấp nhất giữa peak 002 và 101

qe: Nồng độ cân bằng kim loại trong pha rắn (mg/g)

qm: Dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)

qe: Nồng độ cân bằng kim loại trong pha rắn (mg/g)

Ce: Nồng độ cân bằng của dung dịch (mg/L)

AT: Hằng số cân bằng đẳng nhiệt Temkin (L/mg)

qe: Nồng độ cân bằng kim loại trong pha rắn (mg/g)

qs: Dung lượng hấp phụ bão hòa đẳng nhiệt lý thuyết (mg/g)

Kad: Hằng số đẳng nhiệt Dubinin – Radushkevich (mol2/kJ2)

: Hằng số đẳng nhiệt Dubinin – Radushkevich

ΔHo: sự thay đổi enthalpy (J/mol)

ΔSo: sự thay đổi entropy (J/mol.K)

ΔGo: năng lượng tự do Gibbs (kJ/mol)

2.16 Phương pháp nghiên cứu

2.16.1 Chuẩn độ thể tích

Các dung dịch sau khi oxi hóa được chuẩn độ thể tích để xác định số mmol CHO/g của

TC bằng buret 25.00 mL chia vạch 0.05mL tại phòng Thực hành Hóa Đại cương, khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh

2.16.2 Phổ hấp thu electron UV-Vis

Xác định số mmol CHO/g của TC, % loại bỏ ion Cu2+ khỏi dung dịch, % giải hấp phụ được phân tích từ phổ hấp thu electron, được thực hiện trên máy Perkin-Elmer Lamda 25 UV-VIS SPECTRUM tại bước sóng 287.80 nm (các dung dịch sau oxi hóa) và trong vùng bước sóng từ 600 – 800 nm (các dung dịch sau hấp phụ), tại Trung tâm phân tích 1, khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh

2.16.3 Phổ hấp thu hồng ngoại FT-IR

Các mẫu (TCR, TC, MTC) được tiến hành đo phổ hấp thu hồng ngoại FT-IR, bước sóng 4000-450 cm-1, ép viên KBr trên máy TENSOR 27-BRUCKER – Đức, tại Viện Hóa học Công nghệ Việt Nam, Thành phố Hồ Chí Minh nhằm xác định sự biến đổi của các nhóm chức trong bông trước và sau oxi hóa, cũng như kiểm tra sự có mặt của N(4)-morpholinothiosemicarbazide

2.16.4 Phổ nhiễu xạ tia X – XRD

Các mẫu (TCR, TC, MTC) được tiến hành đo phổ nhiễu xạ tia X để xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu qua từng giai đoạn được tiến hành đo trên máy D8 Advance Eco - Bruker AXS - Đức, tại trường Đại học Bách Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh, với góc quét 2 = 10-

80o, tại Cu = 0.154nm tại 40 kV

2.16.5 Chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Các mẫu (TCR, TC, MTC) được tiến hành chụp SEM để xác định hình dạng bề mặt được tiến hành chụp trên máy HITACHI S-4800 HI-9039-0006, Khu Công nghệ cao Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh

2.16.6 Đo diện tích bề mặt BET

Các mẫu (TCR, TC, MTC) được tiến hành đo BET để xác định diện tích bề mặt được tiến hành trên máy Nova Station A – Quantachrome, khu Công nghệ cao Quận 9, Thành phố

Hồ Chí Minh, khí phân tích là nitrogen

2.16.7 Phân tích nhiệt TGA/DSC

Các mẫu (TCR, TC, MTC, MTC-Cu) được tiến hành phân tích nhiệt để xác định độ bền nhiệt được tiến hành trên máy Labys Evo (TG-DSC-1600oC) tại Trung tâm phân tích 1,

khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, trong môi trường khí nitrogen, nhiệt độ đo từ 50-700oC với tốc độ gia nhiệt là 10oC/phút

2.16.8 Phân tích thành phần nguyên tố EDX

Các mẫu (MTC, MTC-Cu) được tiến hành phân tích thành phần nguyên tố EDX để sự

có mặt của các nguyên tố trong vật liệu ở khu Công nghệ cao Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Tẩy rửa bông thô

Trong bông thô chứa nhiều thành phần khác không mong muốn như: hemicellulose[63], lignin[64], sáp[65], pectin[66], protein[67], màu tự nhiên[68], thuốc nhuộm tự nhiên[69] và các chất không phải cellulose khác (cation)

Hình 4 Cấu trúc đại diện cho hemicellulose

Hình 5 Cấu trúc đại diện cho lignin

Hình 6 Cấu trúc đại diện cho sáp tự nhiên

Hình 7 Cấu trúc đại diện cho pectin

Hình 8 Cấu trúc đại diện cho protein

3.2 Khảo sát đơn biến để xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình oxi hóa bông

Ở các mức đơn biến đều có dung dịch mẫu và dung dịch so sánh (blank) Lý do phải có dung dịch blank vì ở các điều kiện khác nhau ở các mức đơn biến sẽ ảnh hưởng đến sự phản ứng của IO4-¸I- và H+ trong dung dịch

Các dung dịch mẫu và dung dịch blank được chuẩn độ và đo mật đo quang để so sánh

sự biến thiên giữa hai kết quả của hai phương pháp Ở phương pháp đo mật độ quang, có hai phương trình đường chuẩn ứng với hai bước sóng cực đại là 287.80 nm với phương trình là y

= 40.39x – 3.033.10-4 (R2 = 0.9984) và 350.60 nm với phương trình là y=26.11x + 3.033.10-4

(R2 = 0.985) Với R2 của bước sóng 287.80 nm lớn hơn 350.60 nm, vì vậy các dung dịch được chọn đo mật độ quang ở bước sóng 287.80 nm Hệ số Fisher (F) và Student (t) được sử dụng

để đánh giá độ chính xác và độ sai khác của dữ liệu được thực hiện bởi hai phương pháp đo là chuẩn độ và đo mật độ quang (UV-Vis)

Hình 10 Phổ UV-Vis của dung dịch chuẩn (20mL)

Hình 11 Đồ thị biểu diễn kết quả chuẩn độ và đo quang của yếu tố

đơn biến thành phần dung dịch đệm

Các acid được khảo sát thành phần đệm là CH3COOH, H2SO4, H3PO4 Từ hình 11 có thể thấy được ở cả 2 phương pháp, các giá trị mmol CHO/g của các thành phần đệm khác nhau không có sự khác nhau rõ rệt Từ đó có thể chứng minh rằng thành phần dung dịch đệm không ảnh hưởng đến hàm lượng CHO của vật liệu Để xét các giá trị của hai phương pháp có sự sai

Bước sóng (nm)

khác, giá trị Fisher (F) và Student (t) được đánh giá Ở bảng 8, giá trị Fisher của các thành phần

được xác định và so sánh với giá trị F chuẩn = 19, có thể thấy được các giá trị F tính đều nhỏ

hơn F bảng, chứng minh rằng hai phương pháp chuẩn độ và đo quang có sự sai khác là do yếu

tố ngẫu nhiên gây ra Theo số liệu của bảng 9, giá trị t tính nhỏ hơn giá trị t chuẩn (t chuẩn =

2.447) nên hai phương pháp này được xác định sự sai khác là không đáng kể

Cuối cùng, để khẳng định lại sự không ảnh hưởng của thành phần cũng như đánh giá

các phương pháp có ảnh hưởng đến hàm lượng CHO của TC, đánh giá ANOVA hai biến có

lặp được thực hiện

+ FA = 0.02439 < F 1;12;0.95 = 4.75 chứng minh rằng phương pháp đo không ảnh hưởng

đến hàm lượng CHO của TC

+ FB = 0.31707 < F 2;12;0.95 = 3.89 chứng minh rằng thành phần đệm không ảnh hưởng

đến hàm lượng của TC

+ FAB = 0.22439 < F 2;12;0.95 = 3.89 chứng minh rằng tương tác giữa phương pháp đo và

thành phần đệm không ảnh hưởng đến hàm lượng CHO của TC

Bảng 8 Đánh giá độ sai khác của hai phương pháp của yếu tố thành phần đệm

(1) 0.52±0.035

0.50±0.035 4x10

4

-0.58±0.030

0.59±0.030(2) 0.50±0.035 0.60±0.030

-0.58±0.025

0.58±0.025(2) 0.60±0.035 0.59±0.025

-0.55±0.065

0.52±0.065(2) 0.60±0.043 0.50±0.065

(3) 0.57±0.043 0.53±0.065

Bảng 9 Đánh giá độ tụ của hai phương pháp của yếu tố thành phần đệm

Thành phần

Phươn

g pháp (A)

5.56.10-6

1 5.56

.10-6

0.02439

0.87

8493

4.747225

0.00

0378

3.885294

5.44.10-6

3.885294

2733

12

0.000228

805

17

pH dung dịch ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của bông và KIO4 Nếu pH dung dịch lớn hơn 7, cân bằng chuyển dịch theo chiều tạo ra phức (III), gây nên sự không phân hủy gốc

IO4- thành IO3- và chuyển nhóm –OH thành nhóm –CHO Vì vậy dung dịch được giữ ở mức

pH nhỏ hơn 7 để tạo thành phức (II) Phức (II) có khả năng sắp xếp điện tích để phân hủy và

tạo thành aldehyde và IO3- trong khi hai phức (I) và (III) không thể thực hiện được [70] Vì vậy các pH được khảo sát là 2.0; 2.5; 3.0; 3.5; 4.0; 4.5; 5.0

Hình 12 Cơ chế oxi hóa cellulose bằng IO4

-Hình 13 Đồ thị biểu diễn kết quả chuẩn độ và đo quang của yếu

tố pH dung dịch

Từ hình 13 có thể thấy được rằng giá trị hàm lượng CHO đạt cực đại pH = 3.0 với thành phần dung dịch đệm là acid CH3COOH Tương tự với phương pháp đánh giá độ sai khác của