Nghiên cứu điều chế và sử dụng một số hợp chất chitosan biến tính để tách và làm giàu các nguyên tố hóa học (U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II))

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM 
-------------o0o------------- 
HỒ THỊ YÊU LY 
NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ HỢP 
CHẤT CHITOSAN BIẾN TÍNH ĐỂ TÁCH VÀ LÀM 
GIÀU CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC 
(U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II)) 
Chuyên ngành: Hóa Phân tích 
Mã số ngành: 62.44.29.01 
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC 
ĐÀ LẠT - NĂM 2014
2 
a) Công trình được hoàn thành tại: 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM 
b) Tập thể hướng dẫn khoa học: 
1. PGS.TS. NGUYỄN MỘNG SINH 
2. PGS.TS. NGUYỄN VĂN SỨC 
c)Phản biện luận án: 
Phản biện 1: ..................................................................... 
Phản biện 2: ..................................................................... 
Phản biện 3: ..................................................................... 
Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp nhà nước họp tại: 
VIỆN NGHIÊN CỨU HẠT NHÂN, VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT 
NAM 
Vào hồi .. giờ .. phút, ngày .. tháng .. năm  
d)Có thể tìm hiểu luận án tại: 
 - Thư viện Quốc gia Việt Nam 
 - Thư viện Viện năng lượng nguyên tử Việt Nam 
ĐÀ LẠT – NĂM 2014
- 1 - 
MỞ ĐẦU 
1. Tính cấp thiết của luận án 
Tận dụng những phế thải từ thủy sản hay các phụ phẩm nông nghiệp 
để điều chế một vật liệu hấp phụ sinh học, thân thiện với môi trường, có 
khả năng hấp phụ các ion kim loại là việc làm cần được quan tâm. Trong số 
các vật liệu hấp phụ sinh học, chitosan là một loại vật liệu polymer không 
độc, có khả năng phân hủy sinh học. Chitosan chưa được ghép mạch có khả 
năng hấp phụ tốt một số các ion kim loại từ dung dịch có pH trung tính, ở 
pH thấp dễ bị hòa tan gây khó khăn cho quá trình hấp phụ, đây chính là 
điều không thuận lợi khi sử dụng chitosan để hấp phụ các ion kim loại cho 
mục đích làm giàu hay tái sử dụng vật liệu. Chitosan đã được ghép mạch 
bền trong môi trường acid nhưng làm giảm đáng kể khả năng hấp phụ ion 
kim loại. Do vậy, việc không ngừng tạo ra những vật liệu trên cơ sở 
chitosan biến tính có độ bền cao trong môi trường acid nhưng vẫn giữ 
nguyên được tính chất hấp phụ của nó là rất cần thiết. 
Nhằm đáp ứng yêu cầu nêu trên chúng tôi đã tiến hành điều chế 
chitosan khâu mạch (CTSK), chitosan khâu mạch gắn acid citric (CTSK-
CT) và nghiên cứu một cách chi tiết các đặc tính hấp phụ ion kim loại cho 
mục đích cô lập và làm giàu một số ion kim loại trong môi trường nước. 
2. Mục tiêu của luận án 
- Điều chế được chitosan biến tính dạng vảy bền trong mồi trường acid 
có khả năng hấp phụ cao các ion kim loại. 
- Xác định được các đặc tính hấp phụ của các vật liệu vừa điều chế đối 
với các ion kim loại U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II) trong dung dịch 
nước. 
- Sử dụng các kết quả đã nghiên cứu áp dụng xác định được nồng độ 
lượng vết các ion kim loại trong một số mẫu nước và loại bỏ ion kim loại ra 
khỏi môi trường nước bị ô nhiễm. 
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 
3.1.Ý nghĩa khoa học 
- Đã điều chế được vật liệu chitosan biến tính dạng vảy (chitosan khâu 
mạch và chitosan khâu mạch gắn acid citric), vật liệu bền trong môi trường 
acid và có dung lượng hấp phụ cao đối với các ion U(VI), Cu(II), Pb(II), 
Zn(II) và Cd(II). 
- Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của 
chitosan khâu mạch và chitosan khâu mạch gắn acid citric dạng vảy đối với 
các ion kim loại U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II). 
- 2 - 
- Đã xác định được các thông số động học và cân bằng hấp phụ của 
quá trình hấp phụ các ion kim loại lên chitosan biến tính. Xác định được 
dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu điều chế được đối với các ion kim 
loại nghiên cứu. 
3.2.Ý nghĩa thực tiễn 
- Tận dụng nguồn phế thải thủy sản để điều chế được vật liệu hấp phụ 
không độc hại, dễ phân hủy sinh học có dung lượng hấp phụ cao đối với 
các ion U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II). 
- Trên cơ sở đó xây dựng được phương pháp cô lập làm giàu lượng vết 
các nguyên tố đã cho để phân tích định lượng cũng như loại bỏ chúng trong 
nước thải, nước bề mặt, nước ngầm và các đối tượng môi trường khác. 
4. Nội dung của luận án 
- Điều chế CTSK bằng cách khâu mạch chitosan với tác nhân khâu 
mạch glutaraldehyde và thử nghiệm độ bền của nó trong các môi trường pH 
khác nhau. Điều chế CTSK-CT là sản phẩm của phản ứng chitosan khâu 
mạch và acid citric. Nghiên cứu xác định lượng acid citric thích hợp để 
điều chế CTSK-CT. 
- Xác định pHPZC và một số tính chất vật lý của các vật liệu vừa được 
điều chế, khảo sát hình thái bề mặt, đo phổ hồng ngoại FT-IR. 
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số như: thời gian tiếp xúc, pH 
dung dịch, liều lượng chất hấp phụ, nồng độ ion kim loại, nhiệt độ dung 
dịch thông qua quá trình nghiên cứu gián đoạn và quy hoạch thực nghiệm 
(chỉ nghiên cứu QHTN đối với vật liệu hấp phụ là CTSK-CT). Xác định 
các thông số nhiệt động QTHP các ion kim loại lên CTSK-CT. 
- Nghiên cứu cân bằng hấp phụ, động học hấp phụ các ion kim loại 
U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II) lên các vật liệu vừa điều chế. 
- Nghiên cứu hấp phụ dòng liên tục các ion kim loại U(VI), Cu(II) và 
Zn(II) trong cột nhồi CTSK-CT. 
- Nghiên cứu rửa giải các ion kim loại sau khi bị hấp phụ vào cột nhồi 
CTSK-CT. 
- Xác định hàm lượng các ion U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II) 
trong một số mẫu nước (nước sông, nước giếng khoan, nước máy). 
- Xác định hiệu suất tách loại các ion U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và 
Cd(II) trong mẫu nước thải công nghiệp. 
5. Những đóng góp mới của luận án 
1. Đã điều chế được chitosan khâu mạch gắn acid citric, một dẫn xuất 
của chitosan, bền trong môi trường axit, có khả năng hấp phụ tốt các ion 
kim loại U(VI), Cu(II), Pb(II) Zn(II) và Cd(II). 
- 3 - 
2. Luận án đã xác định một cách đầy đủ các ảnh hưởng của các thông 
số như pH, thời gian tiếp xúc, liều lượng chất hấp phụ và kích thước vảy 
đến quá trình hấp phụ các ion kim loại U(VI), Cu(II), b(II) Zn(II) và Cd(II). 
Xác định cơ chế hấp phụ, mô tả cân bằng hấp phụ và xác định được khả 
năng hấp phụ tối đa của vật liệu đã điều chế đối với các ion kim loại nghiên 
cứu. Xác định các thông số nhiệt động của quá trình hấp phụ các ion kim 
loại U(VI), Cu(II), Pb(II) Zn(II) và Cd(II) lên CTSK-CT. 
3. Luận án cũng đã nghiên cứu ảnh hưởng của lưu lượng dòng chảy, 
nồng độ ban đầu ion kim loại và chiều cao lớp hấp phụ đến đường cong 
thoát bằng phương pháp hấp phụ cột của các ion kim loại U(VI), Cu(II) và 
Zn(II) lên cột nhồi CTSK-CT. 
4 Dựa trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đạt được, áp dụng xác định 
lượng vết các ion kim loại U(VI), Cu(II), Pb(II) Zn(II) và Cd(II) trong các 
mẫu nước máy, nước giếng, nước sông và tách loại các ion kim loại trong 
một số mẫu nước thải.. 
6. Bố cục luận án 
Cấu trúc của luận án gồm phần Mở đầu, ba chương và kết luận. Trong 
đó: 
Chương 1: Gồm 21 trang, trình bày tổng quan chitosan và kết quả 
nghiên cứu việc sử dụng chitosan và các dẫn xuất của nó trong hấp phụ 
tách loại làm giàu ion kim loại. 
Chương 2: Gồm 27 trang, trình bày hóa chất cần thiết, dụng cụ, thiết 
bị, vật liệu và phương pháp nghiên cứu. 
Chương 3: gồm 74 trang, Trình bày kết quả nghiên cứu và thảo luận 
Ngoài ra, luận án còn có mục lục, danh sách bảng, danh sách hình, ký 
hiệu và chữ viết tắt, phụ lục (gồm 60 trang) và 112 tài liệu tham khảo (bao 
gồm cả tiếng Việt và tiếng Anh). 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 
1.1. CHITOSAN VÀ DẪN XUẤT CỦA CHITOSAN 
1.1.1. Cấu trúc của chitin, chitosan: Chitosan là một copolymer phân hủy 
sinh học bao gồm các đơn vị D – glucosamin và N – acetyl – D - 
glucosamin, là sản phẩm thu được từ quá trình deacetyl tách gốc acetyl 
khỏi nhóm amino ở vị trí C2. Đơn vị cấu tạo trong phân tử chitosan là D – 
glucosamin. Liên kết  - glucozit, mỗi mắt xích lệch nhau 1800 tạo nên 
mạch xoắn. 
- 4 - 
1.1.2. Quy trình sản xuất chitosan 
1.1.3. Tính chất lý – hóa của chitosan 
Chitosan là chất rắn xốp, nhẹ, hình vảy có thể xay nhỏ với kích thước 
khác nhau. Chitosan có màu trắng hoặc vàng nhạt, không mùi, không vị, có 
khối lượng phân tử cao.Chitosan có cấu trúc tinh thể, chitosan khô không 
có điểm chảy. Dung dịch chitosan có độ nhớt cao. Chitosan không tan trong 
nước nhưng tan dễ trong các dung môi hữu cơ như acid formic, acid adipic, 
acid acetic 
Sự hiện diện của nhóm amin tự do trong đơn vị D – Glucosamin có thể 
được proton hóa trong môi trường acid làm cho chitosan hòa tan được trong 
môi trường acid loãng, tạo thành dung dịch có pH khoảng 4,0 – 6,4. 
Chitosan tích điện dương do đó nó có khả năng liên kết hóa học với 
những chất tích điện âm như chất béo, lipid, cholesterol, protein và các đại 
phân tử. Chitin và chitosan rất có ích về mặt thương mại 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. 
Hầu hết những phản ứng đặc trưng của chitin cũng là phản ứng đặc trưng 
của chitosan. Ngoài ra, do chitosan có nhóm amin bậc I hiện diện dọc theo 
chiều dài mạch phân tử nên tính chất hóa học của chitosan phong phú hơn 
nhiều. Đó là những phản ứng đặc trưng của nhóm amin bậc I như sự hình 
thành muối, sự khâu mạchtạo ra những ứng dụng rộng lớn cho polymer 
này. 
1.1.4. Sự khâu mạch chitosan 
Khâu mạch chitosan với hai mục đích chính: để cải thiện sự đa dạng 
hấp thu ion kim loại và để làm tăng độ bền của chitosan trong môi trường 
axít. Quá trình khâu mạch của chitosan được thực hiện bởi phản ứng của 
chitosan và một số các tác nhân khâu mạch là nhị chức hoặc đơn chức. Quá 
trình khâu mạch có thể thực hiện theo phương pháp đồng thể hoặc dị thể. 
- 5 - 
1.1.5. Một số dẫn xuất của chitin và chitosan 
1.1.6. Ứng dụng của chitin/chitosan và dẫn xuất của nó 
Do những thuộc tính vật lý và hóa học của chitosan mà nó được sử 
dụng trong nhiều loại sản phẩm và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và 
cuộc sống như trong y dược, công nông nghiệp, công nghệ in ấn, thực 
phẩm và công nghệ môi trường... 
1.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VIỆC SỬ DỤNG CHITOSAN VÀ CÁC 
DẪN XUẤT CỦA NÓ TRONG HẤP PHỤ TÁCH LOẠI LÀM GIÀU 
ION KIM LOạI 
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 
2.1. HÓA CHẤT, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 
2.1.1. Hóa chất và thiết bị 
 Các dung dịch chuẩn gốc U6+, Cu2+, Pb2+, Zn2+ và Cd2+ nồng 
độ1000ppm. Dung dịch acid citric, arsenazo III, NaNO3, Na2SO4, NaOH, 
NaCl, KCl, CH3COONa, ClCH2COOH được pha từ dạng rắn tương ứng. 
Dung dịch glutaralandehyde, HNO3, H2SO4, CH3COOH và các hóa chất 
cần thiết khác đều được sử dụng ở dạng tinh khiết phân tích của Merck. 
 Máy đo pH WTW 720 InoLAB, cân phân tích, cân kỹ thuật, máy 
lắc vòng, máy lắc kèm bể điều nhiệt, máy cất nước 2 lần, tủ sấy, máy phân 
tích cực phổ, máy quang phổ UV-VIS. 
2.1.2. Phương pháp phân tích 
- Phương quang phổ hấp phụ tử ngoại khả kiến (UV-VIS 
spectrometry) xác định U(VI). Ion U(VI) tạo phức màu với Arsenazo-III 
0,1% (w/v) trong môi trường đệm pH = 2,5 được pha chế từ ClCH2COOH 
và CH3COOH. Độ hấp thụ màu của phức U(VI) – Arsenazo-III được đo ở 
bước sóng 652 nm. 
- Các ion kim loại Cu(II), Pb(II), Zn(II), Cd(II) được phân tích bằng 
phương pháp Von-Ampe hòa tan anot (ASV) với kỹ thuật von-ampe hòa 
tan anot xung vi phân (DP-ASV), sử dụng điện cực làm việc giọt thủy ngân 
treo (HDME). Quy trình xác định Cu(II), Pb(II), Zn(II), Cd(II) với các điều 
kiện tối ưu được thực hiện theo hướng dẫn đính kèm của máy 797 VA 
Computrace (Metrohm Thụy Sĩ). 
2.2. VẬT LIỆU HẤP PHỤ 
 Điều chế chitosan khâu mạch (CTSK) và chitosan khâu mạch gắn 
acid citric (CTSK-CT) 
- 6 - 
Nghiền chitosan thô về dạng có kích thước nhỏ hơn, sau đó đem khâu 
mạch với tác nhân khâu mạch glutaraldehyde (5 g CTS + 75ml 
glutaraldehyde 2,5% (v/v), thời gian phản ứng 12 giờ ở nhiệt độ phòng) 
Chọn lấy mẫu CTSK có kích thước vảy 0,15 – 0,45mm để điều chế 
chitosan khâu mạch gắn acid citric. 6g CTSK cho tác dụng với 24ml dung 
dịch acid citric có các nồng độ từ 1,0 – 3,0%, trộn đều hỗn hợp và lắc ở 
nhiệt độ phòng trong vòng 1 giờ. Cho hỗn hợp vào tủ sấy ở 600C trong 
vòng 5 giờ, tách lấy vật liệu và rửa thật sạch lượng dư acid bằng nước cất, 
sấy đến trọng lượng không đổi ở 600C, thu được CTSK-CT có màu đỏ 
thẫm. 
Xác định các tính chất của vật liệu như độ trương nước, độ bền trong 
môi trường acid, độ đề acetyl hóa, khả năng hấp phụ ion kim loại, phần 
trăm glutaraldehyde và acid citric gắn vào mạch, xác định cấu trúc của vật 
liệu bằng phổ hồng ngoại, xác định hình thái bề mặt, pH tại điểm điện tích 
không, diện tích bề mặt riêng và khối lượng riêng của vật liệu. 
2.3. NGHIÊN CÚU HẤP PHỤ GIÁN ĐOẠN CÁC ION KIM LOẠI 
LÊN CTSK VÀ CTSK-CT 
2.4. NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ CÁC ION KIM LOẠI LÊN CTSK-CT 
BẰNG QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM BOX-BEHNKEN DESIGN 
(BBD) CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐÁP ỨNG BỀ MẶT (RMS) 
2.5. KHẢO SÁT HẤP PHỤ LIÊN TỤC CÁC ION KIM LOẠI LÊN 
CTSK-CT 
2.6. NGHIÊN CỨU GIẢI HẤP 
2.7. XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT CÁC ION KIM LOẠI TRONG MỘT 
SỐ MẪU NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ LÀM GIÀU 
TRÊN VẬT LIỆU CTSK-CT. 
2.8. XÁC ĐỊNH HIỆU SUẤT TÁCH LOẠI CÁC ION U(VI), Cu(II), 
Pb(II), Zn(II), Cd(II) TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC THẢI 
- 7 - 
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU CHITOSAN BIẾN TÍNH 
3.1.1. Xác định độ trương nước của các mẫu CTSK 
Kết quả xác định độ trương nước (hình 3.1) cho thấy độ trương giảm 
dần khi tăng nồng độ glutaraldehyde dùng để khâu mạch từ 0 – 3,5%. 
3.1.2. Xác đinh độ bền trong môi trường nước có pH khác nhau của 
một số mẫu CTSK 
Tính tan của các mẫu CTSK được minh họa ở hình 3.2. Khi CTS được 
khâu mạch với nồng độ glutaraldehyde càng thấp thì CTSK tan càng nhiều 
và khi môi trường nước có pH càng thấp, lượng CTSK bị tan càng tăng. 
Khi CTS được khâu mạch với nồng độ glutaraldehyde 2,5% thì gần như 
không tan trong môi trường nước có pH thấp ngay cả pH = 0,3. 
3.1.3. Xác định độ đề acetyl hóa của các mẫu CTSK 
Hình 3.3 là sự phụ thuộc ĐĐA theo liều lượng glutaraldehyde tăng 
dần. ĐĐA giảm dần khi tăng lượng glutaraldehyde do mức độ khâu mạch 
tăng. 
3.1.4. Khả năng hấp phụ một số ion kim loại loại đối với các mẫu 
CTSK 
Hình 3.4 minh họa khả năng hấp phụ ion kim loại của các mẫu CTSK. 
Nhìn chung, khả năng hấp phụ ion kim loại của các mẫu CTSK giảm dần 
đáng kể khi mức độ khâu mạch tăng. 
Dựa vào kết quả nghiên cứu đạt được chúng tôi chọn glutaraldehyde 
2,5% là lượng thích hợp để điều chế chitosan khâu mạch 
- 8 - 
3.1.5. Khảo sát liều lượng acid citric dùng để ghép mạch 
Hình 3.5 minh họa khả năng hấp phụ ion kim loại của các mẫu CTSK 
được gắn với acid citric ở nồng độ khác nhau. Khi lượng acid citric sử dụng 
trong phản ứng với CTSK tăng, khả năng hấp phụ ion kim loại của vật liệu 
tăng lên đáng kể. Từ các thông tin nêu trên, chúng tôi đã chọn nồng độ acid 
citric 2% để tiến hành điều chế chitosan khâu mạch gắn acid citric. 
3.1.6. Xác định phần trăm glutaraldehyde gắn trong mạch CTSK và % 
acid citric gắn trong mạch CTSK-CT. 
Bảng 3.1 trình bày kết quả xác định phần trăm glutaraldehyde (so với 
CTS) gắn trong mạch CTSK với liều glutaraldehyde 2,5% và phần trăm 
acid ci ... ả nghiên cứu ứng với lưu lượng chảy qua cột với tốc độ 5, 8 và 
10 mL/phút được minh họa ở hình 3.37. Khi dung dịch Zn(II) chảy qua cột 
với lưu lượng thay đổi từ 5, 8 và 10 mL/phút, thì thời gian tại điểm thoát 
tương ứng đạt được lần lượt là: 108, 59 và 44 phút. 
3.5.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ đầu Zn(II) 
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đầu vào của Zn(II) ứng 
với 50, 100 và 150 mg/L minh họa ở hình 3.38. Kết quả nghiên cứu cho 
thấy thời gian đạt đến điểm thoát thu được sau 218; 108 và 89 phút tương 
ứng với nồng độ ban đầu của Zn(II) bằng 50, 100 và 150 mg/L. 
3.5.3.3. Ảnh hưởng của chiều cao lớp hấp phụ 
Kết quả nghiên cứu ảnh 
hưởng của chiều cao lớp hấp 
phụ tương ứng 12, 16, 20 cm 
lần lượt được minh họa ở hình 
3.39. Kết quả cho thấy cùng 
với sự tăng chiều cao của lớp 
hấp phụ là 12, 16 và 20cm, 
thời gian đạt đến điểm thoát 
cũng tăng lên lần lượt là 108; 
188 và 250 phút. 
3.6. GIẢI HẤP 
3.6.1. Kết quả giải hấp U(VI) 
Hình 3.40 trình bày kết quả giải hấp U(VI) bằng dung dịch NaHCO3 
0,2N. Kết quả cho thấy, với 130 ml NaHCO3 0,5N là có thể giải hấp toàn 
bộ lượng U(VI) đã bị hấp phụ vào vật liệu. 
- 20 - 
3.6.2. Kết quả giải hấp các ion Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II) 
Hình 3.41 trình bày kết quả giải hấp đối với các ion Cu(II), Pb(II), 
Zn(II) và Cd(II) bằng dung dịch HNO3 0,1N. Kết quả cho thấy, đối với hầu 
hết các ion kim loại nghiên cứu, Với khoảng 140 ml HNO3 0,1N có thể giải 
hấp các ion Pb(II), Zn(II), Cd(II) đã hấp phụ bão hòa vào 1g CTSK-CT và 
đối với Cu(II) là 160ml. Kết quả nghiên cứu giải hấp các ion kim loại cho 
thấy có thể sử dụng vật liệu CTSK-CT vào mục đích hấp phụ để tách làm 
giàu ion kim loại cho kỹ thuật phân tích lượng vết ion kim loại. 
0
100
200
300
400
500
0 50 100 150 200
Thể tích NaHCO3 giải ly (ml)
N
ồ
n
g
 đ
ộ
 U
(V
I)
 (
m
g
/L
) 
,
Hình 3.40. Kết quả giải hấp U(VI) 
ra khỏi vật liệu hấp phụ CTSK-CT 
Hình 3.41. Kết quả giải hấp các ion 
Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II) 
3.7. Kết quả xác định nồng độ các ion U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và 
Cd(II) trong một số mẫu nước 
Bảng 3.5 trình bày kết quả xác định nồng độ các ion U(VI), Cu(II), 
Pb(II), Zn(II) và Cd(II) trong các mẫu nước máy, nước sông và nước giếng. 
Do các ion có nồng độ lượng vết, dưới ngưỡng phát hiện của máy 
phân tích nên được làm giàu bằng phương pháp hấp phụ trên vật liệu 
CTSK-CT. Bảng 3.6 là kết quả xác định nồng độ các ion kim loại trong các 
mẫu phân tích đã được làm giàu. 
Kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng Zn(II) trong các mẫu nước 
máy, nước giếng và nước sông khá lớn, có thể xác định trực tiếp bằng 
phương pháp von-ampe hòa tan. Tuy nhiên, hàm lượng Zn(II) có trong các 
mẫu nước máy và nước giếng đều nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu 
chuẩn Việt Nam về nước uống (QCVN 01: 2009/BYT), hàm lượng Zn(II) 
trong nước sông cũng nằm trong giới hạn A1 của quy chuẩn VN về nước 
mặt (QCVN 08-2008 BTNMT). Hàm lượng các ion Cu(II), Pb(II) và Cd(II) 
trong các mẫu nước máy và nước giếng đều nằm trong giới hạn cho phép 
theo quy chuẩn Việt nam về nước uống (QCVN 01: 2009/BYT), hàm lượng 
các ion Cu(II), Pb(II) và Cd(II) trong nước sông cũng nằm trong giới hạn 
A1 của quy chuẩn VN về nước mặt (QCVN 08-2008 BTNMT). 
- 21 - 
3.8. Kết quả xác định hiệu suất tách loại các ion U(VI), Cu(II), Pb(II), 
Zn(II) và Cd(II) trong mẫu nước thải công nghiệp 
Quy trình xác định hiệu suất tách loại các ion U(VI), Cu(II), Pb(II), 
Zn(II) và Cd(II) trong một số mẫu nước thải công nghiệp được trình bày ở 
chương 2, mục 2.7 (toàn văn trong luận án). Bảng 3.7 là kết quả xác định 
sơ bộ hàm lượng các ion kim loại và hiệu suất tách loại các ion kim loại 
trong môi trường nước thải. Kết quả cho thấy, hiệu suất tách loại các ion 
kim loại trong môi trường nước thải đạt khá cao trên 99% . Từ kết quả 
nghiên cứu đạt được cho thấy có thể sử dụng vật liệu CTSK-CT để loại bỏ 
các ion kim loại U(VI), Cu(II), Pb(II) và Zn(II) ra khỏi môi trường nước bị 
ô nhiễm. 
- 22 - 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
 KẾT LUẬN 
Luận án thực hiện việc nghiên cứu điều chế sử dụng một số hợp chất 
chitosan biến tính để tách và làm giàu các nguyên tố hóa học với các kết 
quả đạt được như sau: 
1. Từ chitosan, sử dụng phương pháp khâu mạch hóa học, chúng tôi đã 
điều chế được chitosan khâu mạch với tác nhân khâu mạch glutaraldehyde 
(5 g CTS + 75ml glutaraldehyde 2,5% (v/v), thời gian phản ứng 12 giờ ở 
nhiệt độ phòng) và chitosan khâu mạch gắn acid citric bền trong môi 
trường acid (6 g CTSK + 24 ml acid citric 2% (w/v), lắc ở nhiệt độ phòng 
khoảng 1 giờ, phản ứng ở 600C khoảng 5 giờ) và đã khảo sát chi tiết về đặc 
trưng của vật liệu. 
2. Đã nghiên cứu đầy đủ các tham số ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ 
ion kim loại của cả hai vật liệu. Đối với CTSK, các tham số như pH, thời 
gian tiếp xúc và liều lượng chất hấp phụ đều ảnh hưởng đáng kể đến hiệu 
quả hấp phụ các ion kim loại U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II). pH mà 
tại đó quá trình hấp phụ của CTSK đạt hiệu suất cao đối với ion U(VI) là 5, 
đối với Cu(II), Pb(II) là 6 và Zn(II), Cd(II) là 7. Thời gian đạt trạng thái cân 
bằng hấp phụ đối với U(VI) là 660 phút, còn đối với các ion Cu(II), Pb(II), 
Zn(II) là 360 phút, đối với Cd(II) là 420 phút. Lượng chất hấp phụ càng 
tăng, khả năng hấp phụ càng cao. 
3. Đối với chất hấp phụ là CTSK-CT, nghiên cứu xác định ảnh hưởng 
của các tham số được thực hiện theo cả hai cách, nghiên cứu theo phương 
pháp cổ điển (ảnh hưởng riêng lẽ từng tham số) và bằng quy hoạch thực 
nghiệm Box-Behken của phương pháp đáp ứng bề mặt. Nghiên cứu theo 
phương pháp cổ điển đã xác định được pH mà tại đó quá trình hấp phụ của 
CTSK-CT đạt hiệu suất cao đối với ion U(VI) là 4, đối với Cu(II) là 4-6, 
đối với Pb(II) là 6, đối với Zn(II) là 5-6 và đối với Cd(II) là 7. Thời gian đạt 
trạng thái cân bằng hấp phụ đối với U(VI) là 540 phút, còn đối với các ion 
Cu(II), Pb(II) là 360 phút, đối với Zn(II) và Cd(II) là 420 phút. Lượng chất 
hấp phụ CTSH-CT càng tăng, khả năng hấp phụ càng cao. Nghiên cứu theo 
phương pháp QHTN đã xác định được ảnh hưởng của các tham số riêng 
biệt và ảnh hưởng kết hợp của các tham số đến hiệu suất hấp phụ. Dung 
lượng hấp phụ cực đại các ion U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II) ở giá 
trị pH tối ưu lần lượt là 4,2; 4,5; 5,0; 6,1; và 7,0. Nồng độ các ion kim loại 
tại đó cho hiệu suất hấp phụ là cực đại là 100 và 75 mg/L lần lượt đối với 
ion U(VI) và Cu(II), 20 mg/L đối với cả ba ion Pb(II), Zn(II) và Cd(II). 
Nhiệt độ dung dịch tại đó hiệu suất hấp phụ đạt cực đại đối với các ion 
U(VI) và Zn(II) là 500C, đối với ion Cu(II) và Pb(II) là 400C, đối với Cd(II) 
- 23 - 
là 360C. Trong khoảng thời gian nghiên cứu, thời gian tại đó hiệu suất hấp 
phụ đạt cực đại đối với U(VI) là 211 phút, đối với Pb(II) và Cd(II) là 180 
phút, đối với Cu(II) và Zn(II) là 150 phút. 
4. Kết quả nghiên cứu động học hấp phụ dựa vào phương trình giả bậc 
nhất và giả bậc hai cho thấy quá trình hấp phụ của các ion U(VI), Cu(II), 
Pb(II), Zn(II) và Cd(II) lên cả hai vật liệu CTSK và CTSK-CT đều tuân 
theo động học giả bậc hai. Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ cho thấy quá 
trình hấp phụ của CTSK đối với các ion U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và 
Cd(II) đều tuân theo các mô hình Langmuir, Freundlich, Temkin và 
Redlich-Peterson. Đối với vật liệu CTSK-CT có sự khác biệt, với các ion 
UI(VI), Pb(II) và Zn(II), quá trình hấp phụ tuân theo cả bốn mô hình 
Langmuir, Freundlich, Temkin và Redlich-Peterson. Với ion Cu(II), quá 
trình hấp phụ chỉ tuân theo mô hình đẳng nhiệt Freundlich và Redlich-
Peterson, chỉ tuân theo mô hình Langmuir và Temkin khi dung dịch nghiên 
cứu chứa lượng bé Cu(II). Với ion Cd(II) quá trình hấp phụ không tuân 
theo mô hình Redlich-Peterson. Khả năng hấp phụ cực đại của CTSK đối 
với U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II) lần lượt là 130,5; 33,9; 35,5; 
14,4 và 35,1 mg/g. Khả năng hấp phụ cực đại của CTSK-CT đối với U(VI), 
Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II) lần lượt là 209,2; 119,0; 105,2; 82,5và 102,4 
mg/g. 
5. Phương pháp hấp phụ dòng liên tục các ion U(VI), Cu(II) và Zn(II) trên 
cột nhồi chất hấp phụ CTSK-CT đã được nghiên cứu với các ảnh hưởng 
của lưu lượng qua cột, nồng độ ion kim loại ban đầu và chiều cao lớp hấp 
phụ đến thời gian phục vụ. Trên cơ sở của đường cong thoát. Thời gian của 
điểm thoát đã được xác định. Mô hình Borhan-Adam được áp dụng để xác 
định các tham số của cột hấp phụ. Lựa chọn tỷ số Ct/C0 thích hợp, chúng tôi 
đã xác định được các tham số trong mô hình phân tích thời gian phục vụ. 
Đây là cơ sở để xác định thời gian đạt đến điểm thoát trong thiết kế cột xử 
nước chứa ion kim loại mà không cần phải nghiên cứu lại. 
6. Nghiên cứu giải hấp cho thấy, với 130 ml NaHCO3 0,2N có thể giải 
hấp toàn bộ lượng U(VI) đã hấp phụ bão hòa vào 1 g CTSK-CT. Với 
khoảng 140 ml HNO3 0,1N có thể giải hấp các ion Pb(II), Zn(II), Cd(II) đã 
hấp phụ bão hòa vào 1g CTSK-CT và đối với Cu(II) là 160ml. 
7. Đã xác định nồng độ lượng vết các ion U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và 
Cd(II) trong một số mẫu nước bằng phương pháp hấp phụ làm giàu qua cột 
nhồi CTSK-CT. Đã xác định được hiệu suất tách loại các ion kim loại 
U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II) trong một số mẫu nước thải công 
nghiệp. 
- 24 - 
 KIẾN NGHỊ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 
1. Tiếp tục khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu CTSK-CT đối với 
các ion kim loại khác. 
2. Tiếp tục nghiên cứu hấp phụ dòng liên tục cho các ion kim loại 
khác và sử dụng các mô hình toán học khác Thomas, Yan, Yoon và Nelson 
 để tính toán các thông số mô hình hấp phụ. 
3. Tiếp tục nghiên cứu khả năng tái sử dụng của vật liệu. 
4. Sử dụng vật liệu CTSK-CT là chất hấp phụ xử lý một hệ nước thải 
cụ thể và tính toán lợi ích kinh tế khi đưa vào sử dụng. 
DANH MỤC CÔNG TRÌNH 
 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 
1. Hồ Thị Yêu Ly (2010), “Nghiên cứu đặc tính hấp phụ các ion Cu(II) và 
Pb(II) trong dung dịch lỏng bằng chitosan khâu mạch”, Khoa học giáo 
dục kỹ thuật, Số 12, tr. 57-64. 
2. Hồ Thị Yêu Ly, Nguyễn Mộng Sinh, Nguyễn Văn Sức (2010), “Hấp 
phụ Cd(II) trong dung dịch lỏng bằng chitosan khâu mạch”, Tạp chí 
Hóa học, 48(4C), Tr. 300-305. 
3. Hồ Thị Yêu Ly, Phan Thị Anh Đào, Nguyễn Thị Bạch Lê, Nguyễn Thị 
Minh Nguyệt, Võ Thị Ngà (2010), “Nghiên cứu điều chế sử dụng hợp 
chất chitosan biến tính để tách và làm giàu các ion kim loại nặng và độc 
cho kỹ thuật phân tích cực phổ”, mã số: B2008-22-25 - Đề tài nghiên 
cứu khoa học cấp bộ, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật. 
4. Hồ Thị Yêu Ly (2011) “Nghiên cứu hấp phụ Uranium trong dung dịch 
lỏng bằng chitosansunfat” (2011), mã số: T2010-68 - Đề tài nghiên cứu 
khoa học cấp trường, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật. 
5. Hồ Thị Yêu Ly, Nguyễn Mộng Sinh, Nguyễn Văn Sức, Nguyễn Thị 
Thúy An, Phạm Hoàng Yến (2011), “Hấp phụ Zn(II) trong dung dịch 
lỏng bằng chitosan khâu mạch”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh, 
16(1), Tr. 28-33. 
6. Hồ Thị Yêu Ly, Nguyễn Mộng Sinh, Nguyễn Văn Sức, Võ Quang Mai, 
Nguyễn Thị Thúy An (2011), “Hấp phụ U(VI) từ dung dịch lỏng trên 
chitosan khâu mạch”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh, 16(2), Tr. 29-
31. 
7. Hồ Thị Yêu Ly, Nguyễn Mộng Sinh, Nguyễn Văn Sức, Võ Thị Nhật Hà 
(2011), “Hấp phụ Cu(II) bằng chitosan biến tính: Nghiên cứu cân bằng”, 
Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh, 16(3), Tr. 32-37. 
- 25 - 
8. Nguyen Van Suc and Ho Thi Yeu Ly (2011), “Adsorption of U(VI) 
from aqueous solution onto modified chitosan”, ChemTech, 3(4), pp. 
1993-2002. 
9. Ho Thi Yeu Ly, Vo Quang Mai, Nguyen Mong Sinh, Nguyen Van Suc 
(2012), “Adsorption equilibrium studies of uranium (VI) onto cross-
linked chitosan-citric acid”, Nuclear Science and Technology, ISSN 
1810-5408, 2, pp. 16 – 22. 
10. Hồ Thị Yêu Ly. Nguyễn Thị Tịnh Ấu (2012) “Nghiên cứu hấp phụ 
uranium (VI) lên chitosan biến tính”, mã số: T2012-26TĐ - Đề tài 
nghiên cứu khoa học cấp trường trọng điểm, Trường Đại Học Sư Phạm 
Kỹ Thuật. 
11. Nguyen Van Suc and Ho Thi Yeu Ly (2013), “Lead (II) Removal from 
aqueous solution by chitosan flakes modified with citric acid via 
crosslinking with glutaraldehyde” J Chem Technol Biotechnol, 
(wileyonlinelibrary.com) DOI 10.1002/jctb.4013. 
12. Ho Thi Yeu Ly, Nguyen Mong Sinh, Nguyen Van Suc, Ho Thi Thuy 
Trinh (2012), “Adsorption thermodynamic and kinetic studies of 
cadmium(II) onto modifiled chitosan”, Tạp chí khoa học và công nghệ, 
50 (3D), Tr. 921-931. 
13. Nguyen Van Suc and Ho Thi Yeu Ly (2012), “Adsorption of U(VI) 
from aqueous solution by chitosan grafted with citric acid via 
crosslingking with glutaraldehyde”, Chemical Engineering & Process 
Technology, 3:128.doi:10.4172/2157-7048.1000128 
14. Ho Thi Yeu Ly, Nguyen Van Suc (2013), “Adsorption equilibrium 
studies of zinc(II) by modifed chitosan flakes”, Tạp chí Hóa học, 51 
(3AB), Tr. 62-66. 
15. Ho Thi Yeu Ly, Vo Quang Mai, Nguyen Mong Sinh (2013), 
“Adsorption zinc (II) onto modifiled chitosan: thermodynamic and 
kinetic studies” Tạp chí Hóa học, 51 (3AB), Tr. 67-71. 
 DANH MỤC CÔNG TRÌNH THAM DỰ HỘI NGHỊ 
16. Hồ Thị Yêu Ly, Nguyễn Mộng Sinh, Nguyễn Văn Sức, “Hấp phụ Pb(II) 
bằng chitosan khâu mạch: Nghiên cứu động học và cân bằng hấp phụ”. 
Tham dự Hội nghị khoa học Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên lần 
thứ 7 – Tháng 11/2010. Oral. Quyển tóm tắt nội dung báo cáo khoa học 
(2010), Tiểu ban hóa học, Mục III-P.3.55. 
17. Hồ Thị Yêu Ly, Nguyễn Mộng Sinh, “Adsorption of cadmium (II) in 
aqueous solution on gross-linked chitosan”, Tham dự Hội nghị khoa học 
The third Symposium on Green Chemistry, Trường Đại học Khoa học 
Tự Nhiên. Tháng 7/2010. Oral, Abstracts (2010). Part 3: Environment. 
- 26 - 
18. Hồ Thị Yêu Ly, Nguyễn Mộng Sinh, Nguyễn Văn Sức, Võ Thị Nhật 
Hà, “Hấp phụ Pb(II) bằng chitosan khâu mạch: Nghiên cứu động học và 
cân bằng hấp phụ”. Tham dự Hội nghị khoa học Công nghệ xanh và 
Phát triển bền vững Trường Đại học SPKT – Tháng 9/2011. Oral. 
Quyển tóm tắt nội dung báo cáo khoa học (2011) kèm CD nội dung báo 
cáo khoa học, Phân ban Công nghệ Hóa học Thực phẩm và Môi trường, 
Tr. 92-97. 
19. Ho Thi Yeu Ly, Vo Quang Mai, Nguyen Mong Sinh, Nguyen Van Suc, 
“Adsorption equilibrium studies of uranium (VI) onto cross-linked 
chitosan-citric acid” Tham dự Hội nghị khoa học KH&CN Hạt nhân 
toàn quốc lần thứ IX do Hội NLNT Việt Nam, VNLNT và Sở KHCN 
phối hợp tổ chức tại Ninh Thuận – Tháng 8/2011. Oral. Quyển nội dung 
báo cáo khoa học (2011). 
20. Ho Thi Yeu Ly, Nguyen Van Suc, Vo Thi Nhat Ha and Nguyen Mong 
Sinh, “copper (II) adsorption from aqueous solution onto modified 
chitosan: thermodynamic and kinetic studies”, The 2012 international 
conference on green technology and sustainable development. 
Ho Thi Yeu Ly, Vo Quang Mai, Nguyen Mong Sinh, “Adsorption zinc (II) 
onto modifiled chitosan: thermodynamic and kinetic studies” Tham dự Hội 
nghị Khoa học toàn quốc lần thứ V – “Hóa Vô cơ – Phân bón – Đất hiếm” 
tại Nha trang – Tháng 6/2013. Oral. Tuyển tập các công trình khoa học 
Hóa Vô cơ - Phân bón – Đất hiếm toàn quốc lần thứ V.