I. Điều chế Hydroxyapatite từ vỏ sò
Luận văn tập trung vào việc điều chế Hydroxyapatite (HA) từ vỏ sò, một nguồn nguyên liệu tự nhiên dồi dào và rẻ tiền. Quy trình điều chế bao gồm các bước xử lý vỏ sò, nghiền nhỏ, và phản ứng với axit phosphoric (H3PO4) để tạo thành HA. Các tỷ lệ mol Ca/P được khảo sát để tối ưu hóa quá trình điều chế. Kết quả cho thấy HA được điều chế với tỷ lệ mol Ca/P 1,67 và nung ở 900°C trong 30 phút đạt độ tinh khiết cao nhất. Phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường, góp phần tái chế phế phẩm từ vỏ sò.
1.1. Xử lý nguyên liệu vỏ sò
Vỏ sò được làm sạch bằng thiết bị siêu âm, sấy khô và nghiền nhỏ thành bột. Bột vỏ sò chứa 97,425% CaCO3, được sử dụng làm nguyên liệu chính để điều chế HA. Quá trình nghiền và lọc qua rây 63μm đảm bảo kích thước hạt đồng đều, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng hóa học tiếp theo.
1.2. Phản ứng kết tủa hóa học
Bột vỏ sò được khuấy đều trong nước cất và gia nhiệt đến 80°C, sau đó phản ứng với dung dịch H3PO4 1M. Quá trình này được thực hiện với các tỷ lệ mol Ca/P khác nhau (1,65; 1,67; 1,69) trong 3 giờ. Kết tủa thu được được lọc, sấy khô và nung ở nhiệt độ cao để tạo thành HA tinh thể.
II. Khảo sát khả năng hấp phụ ion kim loại nặng
Luận văn khảo sát khả năng hấp phụ của HA đối với các ion kim loại nặng như Ni2+ và Zn2+. Các thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện khác nhau về thời gian, nồng độ, tỷ lệ rắn/lỏng và pH. Kết quả cho thấy HA có khả năng hấp phụ cao đối với cả Ni2+ và Zn2+, với hiệu suất hấp phụ tối ưu ở pH 6-7. Quá trình hấp phụ tuân theo mô hình động học giả bậc 2 và mô hình đẳng nhiệt Freundlich, chứng tỏ HA là vật liệu tiềm năng trong xử lý nước thải chứa kim loại nặng.
2.1. Hấp phụ Ni2
Khả năng hấp phụ Ni2+ của HA được khảo sát dưới các điều kiện khác nhau. Kết quả cho thấy hiệu suất hấp phụ đạt cao nhất ở pH 6, với dung lượng hấp phụ cân bằng (qe) đạt 45 mg/g. Quá trình hấp phụ tuân theo mô hình động học giả bậc 2, với hằng số tốc độ phản ứng (k2) là 0,002 g/mg.min.
2.2. Hấp phụ Zn2
Tương tự, khả năng hấp phụ Zn2+ của HA cũng được đánh giá. Hiệu suất hấp phụ đạt cao nhất ở pH 7, với qe đạt 50 mg/g. Mô hình Freundlich phù hợp nhất để mô tả quá trình hấp phụ, với hệ số hồi quy (R2) đạt 0,98.
III. Ứng dụng của Hydroxyapatite trong xử lý ô nhiễm
Luận văn nhấn mạnh ứng dụng của Hydroxyapatite trong xử lý ô nhiễm kim loại nặng. HA điều chế từ vỏ sò không chỉ hiệu quả trong việc loại bỏ các ion kim loại nặng mà còn có giá thành thấp, thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc tái chế phế phẩm từ vỏ sò và ứng dụng trong công nghiệp xử lý nước thải.
3.1. Xử lý nước thải công nghiệp
HA có thể được sử dụng như một vật liệu hấp phụ hiệu quả trong xử lý nước thải công nghiệp, đặc biệt là các ngành xi mạ, luyện kim và sản xuất hóa chất. Khả năng hấp phụ cao của HA giúp giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước.
3.2. Tái chế phế phẩm từ vỏ sò
Việc sử dụng vỏ sò làm nguyên liệu điều chế HA không chỉ giúp giảm thiểu lượng phế thải mà còn tạo ra nguồn vật liệu giá rẻ, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
