Tài liệu Nghiên cứu xử lý Rhodamine B bằng vật liệu hấp phụ Sepiolite

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ------------ ----------KHOA MÔI-TRƯỜNG ------------------------ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: TÊN ĐỀ TÀI: xử lý Rhodamine B bằng vật liệu hấp phụ Nghiên cứu Nghiên cứu xử lý Rhodamine B bằng vật liệu hấp phụ Sepiolite Sepiolite Người thực hiện : NGUYỄN THỊ KIM SA Lớp MTD Người thực hiện ::NGUYỄN THỊ KIM SA Khóa 57 Lớp ::MTD Ngành KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Khóa ::57 Giáo Ngànhviên hướng dẫn::ThS. HÁN THỊ PHƯƠNG NGA KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Giáo viên hướng dẫn :ThS. HÁN THỊ PHƯƠNG NGA Địa điểm thực tập : Bộ môn Hóa học- Khoa Môi trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam Hà Nội - 2016 Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.Số liệu và kết quả lưu trong khóa luận là hoàn toàn trung thực và chưa từng được sử dụng trong bất cứ khóa luận nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 4 tháng 5 năm 2016 Sinh viên LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi còn nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của tổ chức, cá nhân trong và ngoài trường. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến ThS. Hán Thị Phương Nga giảng viên khoa Môi trường trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam, cô đã tận tình và dìu dắt hướng dẫn chuyên môn cho tôi trong thời gian thực tập tốt nghiệp và hoàn chỉnh luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Môi trường đã tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tôi học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp. Đặc biệt tôi xin bày tỏ tình cảm sâu sắc đến gia đình và những người thân trong gia đình đã luôn quan tâm, lo lắng và tạo điều kiện tốt nhất cho con trong quá trình học tập, để con hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè của tôi vì sự cộng tác và giúp đỡ trong quá trình trong thời gian học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng bản luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế.Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự quan tâm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để bản luận văn này được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 4 tháng 5 năm 2016. Sinh viên MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................i LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................ii MỤC LỤC............................................................................................................iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT............................................................................vi DANH MỤC BẢNG...........................................................................................vii DANH MỤC HÌNH...........................................................................................viii MỞ ĐẦU...............................................................................................................1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài.................................................................................1 1.2. Mục đích nghiên cứu......................................................................................2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU...............................................................3 1.1.Tổng quan về thuốc nhuộm.............................................................................3 1.1.1. Khái niệm thuốc nhuộm..............................................................................3 1.1.2.Cách gọi tên thuốc nhuộm............................................................................3 1.1.3.Cấu tạo chung tạo nên màu sắc thuốc nhuộm..............................................3 1.1.4.Phân loại thuốc nhuộm.................................................................................4 1.2. Tổng quanvềRhodamine B.............................................................................6 1.2.1.Một vài nét về Rhodamine...........................................................................6 1.2.2. Rhodamine B...............................................................................................7 1.3. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ.............................................................11 1.3.1. Các khái niệm............................................................................................11 1.3.2.Hấp phụ trong môi trường nước.................................................................13 1.3.3.Động học hấp phụ.......................................................................................14 1.3.4. Cân bằng hấp phụ......................................................................................15 1.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ............................................17 1.3.6. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt...............................................................17 1.4. Giới thiệu về một số vật liệu hấp phụ(VLHP).............................................22 1.4.1. Đặc tính và yêu cầu chung của vật liệu.....................................................22 1.4.2.Than hoạt tính.............................................................................................23 1.4.3. Silicagel.....................................................................................................24 1.5. Vật liệu hấp phụ Sepiolite............................................................................24 1.5.1. Đặc điểm cấu tạo.......................................................................................24 1.5.2. Tính chất của Sepiolite..............................................................................28 1.5.3. Ứng dụng của Sepiolite.............................................................................29 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................................................................................31 2.1. Đối tượng nghiên cứu...................................................................................31 2.2. Phạm vi nghiên cứu......................................................................................31 2.3. Nội dung nghiên cứu....................................................................................31 2.3.1. Khảo sát khả năng hấp phụ Rhodamine B của Sepiolite...........................31 2.3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Rhodamine B của Sepiolite...............................................................................................................31 2.4. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................31 2.4.1.Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp........................................................31 2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp.........................................................32 2.4.3.Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.......................................................32 2.4.4.Phương pháp phân tích trắc quang.............................................................32 2.4.5. Phương pháp phân tích..............................................................................34 2.4.6.Phương pháp xử lý số liệu..........................................................................34 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................35 3.1. Khảo sát khả năng hấp phụ Rhodamine B của Sepiolite..............................35 3.2. Khảosát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Rhodamine B của Sepiolite...............................................................................................................36 3.2.1. Ảnh hưởng của khối lượng Sepiolite.........................................................36 3.5.2. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ.............................................................38 3.5.3. Ảnh hưởng của nồng độ Rhodamine B ban đầu........................................41 3.5.4.So sánh khả năng xử lý màu và COD của Sepiolite với than hoạt tính.....44 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................47 4.1. Kết luận........................................................................................................47 4.2. Kiến nghị......................................................................................................47 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................48 PHỤ LỤC............................................................................................................51 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt COD RhB VLHP Tên đầy đủ Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học) Rhodamine B Vật liệu hấp phụ DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng.................................18 Bảng 3.1: Các thông số hấp phụ Rhodamine B của Sepiolite.............................35 Bảng 3.2: Ảnh hưởng của khối lượng Sepiolite đến hiệu suất hấp phụ..............37 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ.................................39 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của nồng độ Rhodamine B ban đầu đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ của Sepiolite...............................................................41 Bảng 3.5: Các thông số hấp phụ của Sepiolite và than hoạt tính........................45 Bảng 3.6: So sánh khả năng xử ý của Sepiolite và than hoạt tính.......................45 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Công thức cấu tạo Rhodamine B...........................................................7 Hình 1.2: Tinh thể Rhodamine B...........................................................................8 Hình 1.3: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir.................................................20 Hình 1.4: Đồ thị sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf..................................................20 Hình 1.5: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich................................................22 Hình 1.6: Sự phụ thuộc lgq vào lgCcb..................................................................22 Hình 1.7: Trạng thái tự nhiên của Sepiolite.........................................................24 Hình 1.8: Kết quả BET của vật liệu Sepiolite.....................................................25 Hình 1.9: Cấu trúc của sepiolite..........................................................................26 Hình 1.10: Hình ảnh không gian ba chiều của Sepiolite.....................................26 Hình 1.11: Hình ảnh SEM của Sepiolite.............................................................27 Hình 1.12: Cấu trúc sơ đồ mạch của Sepiolite....................................................27 Hình 2.1: Đường chuẩn xác định nồng độ Rhodamine B...................................33 Hình 3.1: Kết quả hấp phụ Rhodamine B với khối lượng Sepiolite khác nhau sau 5 giờ..........................................................................................................36 Hình 3.2: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lượng Sepiolite..................37 Hình 3.3: Kết quả hấp phụ chất màu RhB của Sepiolite sau 5 giờ đạt cân bằng hấp phụ......................................................................................................39 Hình 3.4: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ của Sepiolite.....................................40 vào thời gian hấp phụ..........................................................................................40 Hình 3.5: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ của Sepiolite vào nồng độ Rhodamine B ban đầu..................................................................................................42 Hình 3.6: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với Rhodamine B..............42 Hình 3.7: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với Rhodamine B........................43 Hình 3.8: Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ sepiolite vào nồng độ Rhodamine B ban đầu......................................................................................................44 Hình 3.9: Hiệu quả xử lý màu và COD của Sepiolite và than hoạt tính............46 MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, phát triển kinh tế gắn với bảo vệ môi trường là chủ đề tập trung sự quan tâmcủa nhiều nước trên thế giới. Một trong những vấn đề đặt ra cho các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam là cải thiện môi trường ô nhiễm đặc biệt là môi trường nước từ các chất độc hại do nền công nghiệp tạo ra. Điển hình như các ngành công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược, luyện kim, xi mạ, giấy…Ở Việt Nam đang tồn tại một thực trạng đó là nước thải ở hầu hết các cơ sở sản xuất chỉ được xử lý sơ bộ thậm chí thải trực tiếp ra môi trường. Hậu quả là môi trường nước kể cả nước mặt và nước ngầm ở nhiều khu vực đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Điều dễ nhận thấy nhất về biểu hiện của ô nhiễm nước mà con người có thể quan sát được bằng mắt khi nước thải ra môi trường chính là màu của nước thải. Các ngành công nghiệp dệt nhuộm, giấy, chất dẻo, da, thực phẩm, mỹ phẩm…thường sử dụng các phẩm màu trong quá trình sản xuất để tạo ra các sản phẩm đáp ứng nhu cầu con người. Do vậy, nước thải công nghiệp từ các xí nghiệp nhà máy này thường chứa ít nhiều các hóa chất phẩm màu nhuộm gây ra màu và ô nhiễm cho nước. Phẩm nhuộm có tính tan cao, nước thải chứa phẩm nhuộm thường có cường độ màu lớn, nhiều màu sắc khác nhau. Do đó, khi được thải ra môi trường nước là tác nhân gây ô nhiễm các nguồn nước và hậu quả tổn hại đến con người và các sinh vật sống, ảnh hưởng xấu đến mỹ quan môi trường. Hơn nữa, thuốc nhuộm trong nước thải rất khó loại bỏ vì chúng ổn định với ánh sáng, nhiệt và tác nhân gây oxi hóa. Có nhiều loại phẩm nhuộm có độc tính cao nhưng vẫn được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp như dệt nhuộm, công nghệ thực phẩm… Một trong số đó là chất Rhodamine B, nó được sử dụng rộng rãi để tạo màu và nhuộm màu trong công nghiệp sợi, nhuộm màu trong phòng thí nghiệm để xét nghiệm tế bào, được sử dụng trong sinh học như là một thuốc nhuộm huỳnh quang…và đặc biệt là trong thực phẩm. Hiện nay, nhiều nhà khoa học đã và đang nghiên cứu quá trình xử lý phẩm màu trong nước và kết quả thu được còn khá khiêm tốn. Đã có nhiều phương pháp được sử dụng để xử lý ô nhiễm nước, mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng, trong đó hấp phụ là một trong những phương pháp hóa lý phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay để khử màu nhuộm bởi một số ưu điểm của phương pháp này mang lại. Do có khả năng loại bỏ được những chất ô nhiễm có độc tính cao, có màu, mùi khó chịu mà các phương pháp khác không xử lý hoặc xử lý không triệt để. Tìm ra một vật liệu hấp phụ mới cũng là xu hướng được các nhà nghiên cứu quan tâm. Đã có nhiều loại chất hấp phụ khác nhau được biết đến trong ứng dụng này như than hoạt tính, zeolit, tro than, chitin và chitosan… Sepiolite là một khoáng sét có nhiều ứng dụng trong công nghiệp trên thế giới do những ưu điểm nổi bật như trọng lượng riêng thấp, khả năng hấp phụ cao, thành phần hóa học và độ dẫn nhiệt thấp. Sepiolite được tạo thành từ hỗn hợp của MgO-Al2O3-SiO2-H2O. Với diện tích bề mặt lớn, độ xốp cao, cấu trúc riêng biệt nên được ứng dụng trong lĩnh vực hấp phụ và xúc tác. Trên cơ sở đó,tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:“Nghiên cứu xử lý Rhodamine B bằng vật liệu hấp phụ Sepiolite”. 1.2. Mục đích nghiên cứu Khảo sát khả năng hấp phụ Sepiolite đối với Rhodamine B trong môi trường nước. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của Sepiolite đối với Rhodamine B trong môi trường nước. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.Tổng quan về thuốc nhuộm 1.1.1. Khái niệm thuốc nhuộm Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu (có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc cũng như chủng loại, hấp thụ mạnh một phần nhất định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt trong những điều kiện quy định (tính gắn màu). 1.1.2.Cách gọi tên thuốc nhuộm Gồm 3 phần: Phần thứ nhất: Viết cả chữ chỉ tên phân lớp kĩ thuật của thuốc nhuộm. Phần thứ hai: Viết cả chữ, thường là các tính từ chỉ màu sắc của thuốc nhuộm. Phần thứ ba: Được viết bằng chữ và chữ số chỉ sắc thái và cường độ của thuốc nhuộm. Để chỉ cường độ màu người ta dùng 2 chữ cái đi liền với nhau như BB, RR...hoặc thêm vào các chữ số như: 2R, 6B,4G…(Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh, 1995). 1.1.3.Cấu tạo chung tạo nên màu sắc thuốc nhuộm Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay con người hầu như chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân hủy. Màu sắc của thuốc nhuộm có được là do cấu trúc hóa học: một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Theo quan điểm của Butlervo và Alektsev năm 1876 O.Witt thì hợp chất hữu cơ mang màu là do phân tử của chúng có chứa những nhóm mang màu, đó là những nhóm nguyên tử chưa bão hòa hóa trị. Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ điện tử π không cố định. Những nhóm mang màu quan trọng là: >C=C< nhóm etylen >C=N ̶ nhóm azo metyl ̶̶ N=N ̶ nhóm azo ̶̶NO2 nhóm nitro ̶̶ N=O nhóm nitrozo =C=O nhóm cacbonyl Ngoài những nhóm mang màu thì nhóm trợ màu giúp cho màu sắc sâu hơn. Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử như: ̶NH2 ,̶COOH, ̶ SO3H , ̶ OH… đóng vai trò tăng cường màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển năng lượng của hệ điện tử(Đặng Trần Phòng, Trần Hiếu Nhuệ, 2005). 1.1.4.Phân loại thuốc nhuộm Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hoá học, màu sắc, phạm vi sử dụng. Có hai cách phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất: -Phân loại theo cấu trúc hoá học là phân loại dựa theo cấu trúc của nhóm mang màu gồm có: thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm antraquinon, thuốc nhuộm triarylmetan, thuốc nhuộm phtaloxiamin (Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh, 1995). -Phân loại theo đặc tính áp dụng là cách phân loại thuốc nhuộm thương mại đã được thống nhất trên toàn cầu. Theo đặc tính áp dụng người ta quan tâm nhiều nhất đến thuốc nhuộm sử dụng cho tơ sợi xenlulo, đó là các loại thuốc nhuộm gồm có: thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm lưu hoá, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm bazơ cation, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính (Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh, 1995; Đặng Xuân Việt, 2007). Ở đây, tôi chỉ đề cập đến một số loại thuốc nhuộm nhằm làm sáng tỏ hơn về loại thuốc nhuộm sử dụng trong phần thực nghiệm của đề tài. Thuốc nhuộm azo: Nhóm mang màu là nhóm azo (–N=N –) phân tử thuốc nhuộm có một nhóm azo(monoazo) hay nhiều nhóm azo (điazo, triazo, polyazo). Nếu nhóm trợ màu mang tính bazơ có các nhóm đẩy electron mạnh như –NH2, –NR2… gọi là thuốc nhuộm azo-bazơ. Nếu nhóm trợ màu có tính axit do các nhóm thế –OH, –COOH, –SO3H gọi là thuốc nhuộm azo-axit. Đây là họ thuốc nhuộm quan trọng nhất và có số lượng lớn nhất chiếm khoảng 60 – 70% số lượng các thuốc nhuộm tổng hợp.Phần lớn thuốc nhuộm được sử dụng là thuốc nhuộm azo. Đây là phẩm nhuộm có màu sắc tươi sáng do sự hiện diện của một hoặc một vài nhóm azo(–N=N–) tạo hệ liên hợp với cấu trúc nhân thơm. Ưu điểm của thuốc nhuộm azo là sử dụng đơn giản và giá rẻ. Tuy nhiên hiện nay phẩm nhuộm azo bị cấm sử dụng ở hầu hết các nước trên thế giới vì khả năng gây ung thư mạnh(Đỗ Thị Thúy Vân, 2010). Thuốc nhuộm trực tiếp: Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tựbắt màu là những hợp chất màu hoà tan trong nước, có khả năng bắt màu vào một số vật liệu như các sợi xenlulo, giấy, tơ tằm và sợi polyamit một các trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm. Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp có nhóm azo (92%), một số ít là dẫn xuất dioazin và flatoxianim, tất cả được sản xuất dưới dạng muối natri của axit sunforic hoặc cacbonyl hữu cơ, một vài trường hợp được sản xuất dưới dạng muối amoni và kali nên được viết dưới dạng tổng quát là: Ar–SO3–Na (Ar: gốc hữu cơ mang màu thuốc nhuộm) Khi hoà tan vào nước thuốc nhuộm phân ly như sau: Ar–SO3–Na → Ar-SO3- + Na+ Ar–SO3-: là ion mang màu có điện tích âm. Thuốc nhuộm trực tiếp chỉ có hiệu suất bắt màu cao 90% khi nhuộm màu nhạt ở nồng độ thấp, còn đối với những màu đậm, lượng thuốc nhuộm bị thải ra tương đối lớn. Do có khả năng tự bắt màu, đơn giản trong sử dụng và rẻ tiền nên thuốc nhuộm trực tiếp được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như ngành dệt vải, sợi bông, hàng dệt kim từ bông, một số sản phẩm dệt từ polyamit trong ngành thuộc da cũng sử dụng thuốc nhuộm trực tiếp nhất là màu nâu, đen và một số màu xanh. Gần đây phát hiện thấy một trong những nguyên nhân gây ung thư là do amin thơm thoát ra từ các thuốc nhuộm có chứa gốc azo, nên các nước EU đã cấm không sử dụng loại thuốc nhuộm này, vì vậy phạm vi sử dụng loại thuốc nhuộm này thu hẹp dần. Thuốc nhuộm axit: Là muối của axit mạnh và bazơ mạnh chúng tan trong nước phân ly thành ion: Ar–SO3–Na → Ar–SO3- + Na+ Ar–SO3- : là ion mang màu có điện tích âm. Ar–SO3- tạo liên kết ion với tâm tích điện dương của vật liệu. Thuốc nhuộm axit có khả năng tự nhuộm màu tơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit) trong môi trường axit. Xét về cấu tạo hoá học có 79% thuốc nhuộm axit azo, 10% là antraquion, 5% là triarylmetan và 6% là lớp hoá học khác. Thuốc nhuộm bazơ cation:Các thuốc nhuộm bazơ dễ nhuộm tơ tằm, bông cầm màu bằng tananh. Là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ chúng dễ tan trong nước cho cation mang màu. Trong các màu thuốc nhuộm bazơ, các lớp hoá học được phân bố: azo (43%), metin (17%), tryazylmetan (11%), arycydin (7%), antriquinon (5%) và các loại khác. 1.2. Tổng quanvềRhodamine B 1.2.1.Một vài nét về Rhodamine Rhodamine là một trong những thuốc nhuộm, được sử dụng chủ yếu để nhuộm len, lụa và làm laser công suất màu. Ngoài ra, Rhodamine còn được dùng để nhuộm tế bào trong công nghệ sinh học. Nhìn chung, các thuốc nhuộm Rhodamine khá độc, tan nhiều trong nước, methanol, ethanol. Các thuốc nhuộm Rhodamine có màu sắc tươi sáng, hấp dẫn nên người ta còn dùng để nhuộm màu thực phẩm, nhuộm vải sợi… điều này không đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Họ Rhodamine có rất nhiều chất: Rhodamine 123 Tetramethyl Rhodamine Rhodamine Red NHS_Rhodamine Rhodamine B… Rhodamine 6G. 1.2.2. Rhodamine B 1.2.2.1. Công thức cấu tạo và tính chất hóa lý của Rhodamine B Rhodamine là một hợp chất hóa học, là một thành phần của phẩm màu công nghiệp. Công thức phân tử: C28H31N2O3Cl. Khối lượng phân tử: 479,02 g/mol (Rhodamine B, 1996). Công thức cấu tạo của Rhodamine B. Hình 1.1: Công thức cấu tạo Rhodamine B (Nguồn: UV- Việt Nam) [9-(2-carboxyphenyl)-6-diethylamino-3-xanthenylidene]-diethylammonium chloride. Tính chất hóa lý của Rhodamine B: - Rhodamine B là những tinh thể màu tối, có ánh xanh, ở dạng bột có màu tím đỏ. Hình 1.2: Tinh thể Rhodamine B (Nguồn: Alibaba.com) - Điểm nóng chảy: 210 0C, 483 K, 410 0F; nhiệt độ nóng chảy khoảng 2100C đến 2110C. - Rhodamine B là một thuốc nhuộm lưỡng tính, độc hại tan tốt trong methanol, ethanol, nước (khoảng 50 g/l). Độ tan trong 100 gam dung môi: +Dung môi H2O: 0,78g (200C). + Dung môi ethanol: 1,47g(Rhodamine B, 1996). Dung dịch Rhodamine B trong H2O và trong ethanol có màu đỏ, ánh xanh, phát quang mạnh, đặc biệt trong các dung dịch loãng.Dung dịch Rhodamine B/Ethanol loãng, phát quang trong vùng bước sóng 550nm đến 650nm.Rhodamine Bkhi tan trong nước có màu hồng và hấp thụ mạnh ở 2 bước sóng 517nm và 552 nm. - pH từ 1,5 – 2,5. 1.2.2.2. Tính chất sinh học và ảnh hưởng của thuốc nhuộmRhodamine B Rhodamine B gây độc cấp và mãn tính.Qua tiếp xúc gây dị ứng hoặc làm mẩn ngứa da, mắt…Qua đường hô hấp gây ho, ngứa cổ, khó thở, đau ngực.Qua đường tiêu hóa gây nôn mửa, có hại cho gan và thận. Nếu tích tụ dần trong cơ thể gây nhiều tác hại đối với gan, thận, hệ sinh sản, hệ thần kinh cũng như có thể gây ung thư(Noureddine Barka and CS, 2008). Thực nghiệm trên chuột cho thấy Rhodamine B gây ung thư với liều lượng 89,5 mg/kg qua đường ống hoặc tiêm vào tĩnh mạch (Wirasto, Skrisi, 2008). Khi Rhodamine B đi vào cơ thể có thể chuyển hóa thành amin thơm tương ứng có phần độc hại hơn loại thường, gây ung thư và phát triển khối u dạ dày. Tại đây Rhodamine B và các dẫn xuất của nó tác động mạnh mẽ đến quá trính sinh hóa của tế bào ung thư gan vì gan là cơ quan đầu tiên lọc chất này. Một số thực nghiệm cho thấy Rhodamine B tác động phá vỡ cấu trúc AND và nhiễm sắc thể khi đưa vào nuôi cấy tế bào (Petr Botek, Jan Poustka, 2007). 1.2.2.3.Ứng Dụng Và Tình Hình Sử Dụng Rhodamine B đang được thử nghiệm để sử dụng như một bio market (chỉ thị sinh học) trong vacxin bệnh dại cho động vật hoang dã như gấu trúc, để xác định động vật hoang dã đã có thuốc phòng ngừa bằng cách cho Rhodamine B vào râu và răng của động vật(Slate Dennis, Algeo Timothy P, Nelson Kathleen M, Chipman Richard B, Donovan Dennis, Blanton Jesse D, Niezgoda Michael, Rupprecht Charles E, 2009). Rhodamine B thường được sử dụng như một thuốc nhuộm tracer trong nước để xác định tốc độ và hướng của dòng chảy vận chuyển.Được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghệ sinh học như kính hiển vi huỳnh quang, đếm tế bào dòng chảy, quang phổ huỳnh quang (R.W. Mason and L.D.Ed wards, 1989). Rhodamine B đang được thử nghiệm để sử dụng như một bio market (chỉ thị sinh học) trong vacxin bệnh dại cho động vật hoang dã như gấu trúc, để xác định động vật hoang dã đã có thuốc phòng ngừa bằng cách cho Rhodamine B vào râu và răng của động vật(Slate Dennis, Algeo Timothy P, Nelson Kathleen M, Chipman Richard B, Donovan Dennis, Blanton Jesse D, Niezgoda Michael, Rupprecht Charles E, 2009). Nó cũng được trộn vào thuốc diệt cỏ. Ngoài ra Rhodamine B còn được sử dụng để tạo màu và nhuộm màu trong công nghiệp sợi, nhuộm màu trong phòng thí nghiệm để xét nghiệm tế bào do tính bền màu. Rhodamine B được sử dụng trong sinh học như là một thuốc nhuộm huỳnh quang.Tận dụng đặc tính phát quang của Rhodamine B, người ta dùng chúng để giúp kiểm soát lượng thuốc bảo vệ thực vật phun lên cây ớt, cây lấy dầu (Việt Báo, 2007).Rhodamin B (BV10) được trộn với Quinacridone Magenta (PR122) tạo ra màu nước màu hồng tươi (Mangenta, 2015). Tại Jakarta, kết quả phân tích hóa lý cho thấy việc sử dụng phẩm màu tổng hợp trong đồ ăn nhẹ và thức uống chứng minh Rhodamine B là phẩm màu được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm. Thông tin này dựa trên những nghiên cứu chứng minh trong 20 đồ ăn nhẹ, 10 loại thức uống và 8 thương hiệu của chất màu đều có chứa Rhodamine B (Wirasto, Skrisi, 2008).Tại các trường tiểu học bang Bangdung, Indonesia có các nghiên cứu chỉ ra trong các đồ uống có chứa phẩm màu công nghiệp, đặc biệt Rhodamine B với hàm lượng từ 7,841 – 3226,55 ppm (Wirasto, Skrisi, 2008). Tại Việt Nam, kết quả kiểm tra của Viện Kiểm nghiệm thực phẩm Quốc gia năm 2012 có trên 50% mẫu hạt dưa, ớt bột từ các tỉnh gửi về chứa phẩm màu công nghiệp dương tính với Rhodamine B (Thúy Nga, 2012). Theo Ủy ban an toàn thực phẩm châu Âu, nhiều thuốc nhuộm màu thuộc nhóm azo có khả năng gây ung thư. Năm 2005, Ủy ban châu Âu đã quy định rất rõ các chất nhuộm màu nhóm azo không được dùng trong mĩ phẩm, thực phẩm (Noureddine Barka and CS, 2008; Brian stuant and M.Walker, 2006). 1.2.2.4. Tên gọi khác của Rhodamine B R.60, Tetraethyl rhodamine; D & C Red No.19 ; Rhodamine B chloride; C.I. Basic Violet 10; C.I. 45170. 1.3. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ Đã có nhiều phương pháp được sử dụng để xử lý ô nhiễm nước: phương pháp cơ học, phương pháp xử lý sinh học, phương pháp hóa lý, phương pháp hấp phụ và phương pháp hóa học. Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng, trong đó hấp phụ là một trong những phương pháp hóa lý phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay để khửmàu nhuộm bởi một số ưu điểm của phương pháp này mang lại. Do có khả năng loại bỏ được những chất ô nhiễm có độc tính cao, có màu, có mùi khó chịu mà các phương pháp khác không xửlý hoặc xử lý không triệt để. Hơn nữa, phương pháp hấp phụ còn có ưu điểm là quy trình xử lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp, chi phí xử lý thấp, vật liệu hấp phụ có thể chế tạo từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên và các phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp sẵn có và dễ kiếm và quá trình xử lý không đưa thêm vào môi trường những tác nhân độc hại(Lê Văn Cát, 1999; Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). 1.3.1. Các khái niệm Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí-rắn, lỏngrắn, khí- lỏng, lỏng-lỏng). Trong đó: Chất hấp phụ: là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử của pha khác nằm tiếp xúc với nó. Chất hấp phụ có bề mặt riêng càng lớn thì khả năng hấp phụ càng mạnh. Bề mặt riêng là diện tích bề mặt đơn phân tử tính đối với 1 gam chất hấp phụ. Chất bị hấp phụ: là chất bị hút khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề mặt chất hấp phụ. Pha mang: hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ(Lê Văn Cát, 1999; Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). Với điều kiện như nhau, tốc độ của quá trình thuận nghịch tương ứng tỷ lệ với nồng độ chất bẩn trong dung dịch và trên bề mặt chất hấp phụ. Khi nồng độ chất bẩn trong dung dịch ở giá trị cao nhất thì tốc độ hấp phụ cũng lớn nhất. Khi nồng độ chất hấp phụ trên bề mặt tăng lên thì số phân tử (đã bị hấp phụ) sẽ di chuyển trở lại dung dịch cũng ngày càng nhiều hơn(Trần Văn Nhân, Ngô Thị Ngọc, 2002). Hấp phụ là một quá trình tỏa nhiệt.Ngược với sự hấp phụ là quá trình đi ra khỏi bề mặt chất hấp phụ của các phần tử bị hấp phụ gọi là quá trình giải hấp.Bản chất của hiện tượng hấp phụ là sự tương tác giữa các phân tử chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Tuỳ theo bản chất của lực tương tác mà người ta phân biệt hai loại hấp phụ là hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học (Lê Văn Cát, 1999; Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). 1.3.1.1. Hấp phụ vật lý Định nghĩa: Hấp phụ vật lý là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực Vander Walls giữa phân tử chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ (bao gồm cả ba loại lực: cảm ứng, định hướng, khuếch tán), liên kết này yếu dễ bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ vật lý có tính thuận nghịch cao. Đặc điểm: Phân tử bị hấp phụ không chỉ tương tác với một nguyên tử mà với nhiều nguyên tử trên bề mặt. Do vậy, phân tử hấp phụ có thể hình thành một hoặc nhiều lớp phân tử trên bề mặt chất hấp phụ. Hấp phụ vật lý không có tính chọn lọc. Quá trình hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch tức là có cân bằng động giữa chất hấp phụ và bị hấp phụ. Nhiệt lượng tỏa ra khi hấp phụ vật lý khoảng 2÷6 kcal/mol. Sự hấp phụ vật lý ít phụ thuộc vào bản chất hóa học của bề mặt, không có sự biến đổi cấu trúc của các phân tử chất hấp phụ và bị hấp phụ (Lê Văn Cát, 1999; Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998).