Nghiên cứu biến tính bã mía với polyethylenimine (PEI) để loại bỏ kháng sinh trong nước

• Tác giả: Nguyễn Thị Kim Huệ
• Người hướng dẫn: Thầy Nguyễn Văn Cường
• Trường học: Đại học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Hóa học
• Đề tài: Nghiên Cứu Biến Tính Bã Mía Với Polyethylenimine (PEI) Ứng Dụng Loại Bỏ Kháng Sinh Trong Nước
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết đề tài khoa học
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Hiện trạng các công trình nghiên cứu liên quan đến đề tài và dánh giá kết quả các công trình nghiên cứu đã công bố
• 1.3.1. Tình hình nghiên cứu quốc tế
• 1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.4.1. Về mặt khoa học
• 1.4.2. Về mặt thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về bã mía
• 2.1.1. Giới thiệu cây mía
• 2.1.2. Thành phần chính của bã mía
• 2.2. Quá trình hấp phụ
• 2.2.1. Hiện tượng hấp phụ
• 2.2.2. Các loại hấp phụ
• 2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
• 2.3. Một số phương pháp định lượng Guaifenesin
• 2.3.1. Giới thiệu phương pháp sắc ký lỏng nâng cao
• 2.3.2. Các bộ phận HPLC
• 2.3.2.1. Bình chứa dung môi pha động
• 2.3.2.2. Bộ khử khí Degases
• 2.3.2.3. Bộ phận tiêm mẫu
• 2.3.2.4. Bộ phận ghi nhận tín hiệu
• 2.3.2.5. Bộ phận in dữ liệu
• 3. CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Phương pháp nghiên cứu
• 3.1.1. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ
• 3.1.2. Tổng hợp bã mía biến tính với polyethylenimine
• 3.1.3. Tổng hợp bã mía từ tính
• 3.1.4. Tổng hợp bã mía biến tính
• 3.2. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu
• 3.2.1. Xác định hình thái bề mặt vật liệu bằng phương pháp kính hiển vi điện từ quét (SEM)
• 3.2.2. Xác định liên kết trong cấu trúc vật liệu bằng phổ hồng ngoại FT-IR
• 3.2.3. Xác định cấu trúc vật liệu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
• 3.2.4. Phân tích nhiệt trọng lượng (Thermogravimetric analysis)
• 3.2.5. Đo diện tích bề mặt riêng (Brunauer-Emmet-Teller)
• 3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ kháng sinh của biến tính bã mía với PEI
• 3.3.1. Xác định điểm đẳng điện của vật liệu (pHPZC)
• 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nồng độ kháng sinh đến khả năng hấp phụ của vật liệu
• 3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ của vật liệu
• 3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của vật liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Sản phẩm sau quá trình tổng hợp hợp vật liệu
• 4.2. Kết quả của các phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu
• 4.2.1. Kết quả phương pháp kính hiển vi điện từ quét (SEM)
• 4.2.2. Kết quả phương pháp xác định liên kết trong cấu trúc vật liệu bằng phổ hồng ngoại FT – IR
• 4.2.3. Kết quả phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
• 4.2.4. Kết quả phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (Thermogravimetric analysis)
• 4.2.5. Kết quả phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (Brunauer-Emmet-Teller)
• 4.3. Kết quả khảo sát các thông số phân tích Guaifenesin bằng phương pháp HPLC
• 4.3.1. Kết quả khảo sát bước sóng tối ưu của bã mía biến tính
• 4.3.2. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu của Guaifenesin
• 4.3.3. Kết quả khảo sát giới hạn định lượng (LOQ) và giới hạn phát hiện (LOD)
• 4.3.4. Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính
• 4.3.5. Kết quả dựng đường chuẩn của Guaifenesin
• 4.3.6. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nồng độ Guaifenesin đến khả năng hấp phụ của PEI/bã mía
• 4.3.7. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ của PEI/bã mía
• 4.3.8. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của PEI/bã mía
• 4.3.9. Kết quả phương pháp xác định điểm đẳng điện của vật liệu (pHPZC)
• 4.3.10. Kết quả mô hình hấp phụ đẳng nhiệt
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu ứng dụng bã mía biến tính với PEI

Nghiên cứu ứng dụng bã mía biến tính với PEI trong việc loại bỏ kháng sinh đang trở thành một chủ đề nóng trong lĩnh vực xử lý nước thải. Bã mía, một sản phẩm phụ của ngành công nghiệp mía đường, có tiềm năng lớn trong việc xử lý ô nhiễm môi trường. Việc biến tính bã mía với polyethylenimine (PEI) không chỉ nâng cao khả năng hấp phụ mà còn tạo ra một giải pháp bền vững cho vấn đề ô nhiễm nước.

1.1. Tại sao chọn bã mía biến tính với PEI

Bã mía biến tính với PEI được lựa chọn vì tính khả thi và hiệu quả trong việc hấp phụ kháng sinh. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng bã mía không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng bã mía trong xử lý nước thải

Sử dụng bã mía trong xử lý nước thải mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí, tăng hiệu quả xử lý và bảo vệ môi trường. Bã mía có khả năng hấp phụ tốt các chất ô nhiễm, đặc biệt là kháng sinh.

II. Vấn đề ô nhiễm kháng sinh trong nước và thách thức hiện tại

Ô nhiễm kháng sinh trong nước là một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các chất thải này thường khó phân hủy và có thể gây ra những tác động lâu dài. Việc tìm kiếm các phương pháp hiệu quả để loại bỏ kháng sinh trong nước là rất cần thiết.

2.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm kháng sinh trong nước

Nguyên nhân chính gây ô nhiễm kháng sinh trong nước bao gồm việc sử dụng thuốc kháng sinh trong y tế và nông nghiệp, cũng như sự thải bỏ không kiểm soát các chất thải này vào môi trường.

2.2. Tác động của ô nhiễm kháng sinh đến sức khỏe

Ô nhiễm kháng sinh có thể dẫn đến sự phát triển của vi khuẩn kháng thuốc, gây khó khăn trong điều trị bệnh và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

III. Phương pháp nghiên cứu bã mía biến tính với PEI

Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc tổng hợp bã mía biến tính với PEI và khảo sát khả năng hấp phụ kháng sinh. Các bước thực hiện được thiết kế để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu.

3.1. Quy trình tổng hợp bã mía biến tính

Quy trình tổng hợp bao gồm việc xử lý bã mía, sau đó kết hợp với PEI để tạo ra vật liệu hấp phụ hiệu quả. Các điều kiện như nhiệt độ và thời gian được tối ưu hóa để đạt được kết quả tốt nhất.

3.2. Phân tích cấu trúc vật liệu

Cấu trúc của vật liệu được phân tích bằng các phương pháp như SEM, FT-IR và XRD để xác định hình thái bề mặt và các liên kết trong cấu trúc vật liệu.

IV. Khảo sát khả năng hấp phụ kháng sinh của bã mía biến tính

Khảo sát khả năng hấp phụ kháng sinh của bã mía biến tính với PEI được thực hiện thông qua các thí nghiệm với các điều kiện khác nhau. Kết quả cho thấy vật liệu này có khả năng hấp phụ tốt, đặc biệt là trong các điều kiện tối ưu.

4.1. Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ kháng sinh

Thí nghiệm cho thấy thời gian và nồng độ kháng sinh có ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp phụ. Kết quả cho thấy rằng thời gian hấp phụ càng lâu thì khả năng loại bỏ kháng sinh càng cao.

4.2. Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng pH và nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng hấp phụ. Các điều kiện tối ưu đã được xác định để đạt được hiệu quả hấp phụ tốt nhất.

V. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy bã mía biến tính với PEI có khả năng loại bỏ kháng sinh hiệu quả trong nước. Vật liệu này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn thân thiện với môi trường, mở ra hướng đi mới trong xử lý nước thải.

5.1. Đánh giá hiệu quả loại bỏ kháng sinh

Kết quả cho thấy rằng vật liệu có thể loại bỏ một lượng lớn kháng sinh trong nước, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

5.2. Ứng dụng trong thực tiễn

Vật liệu này có thể được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải, mang lại lợi ích kinh tế và môi trường.

VI. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về bã mía biến tính với PEI mở ra nhiều triển vọng trong việc xử lý ô nhiễm nước. Việc phát triển và ứng dụng vật liệu này có thể giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm kháng sinh một cách hiệu quả và bền vững.

6.1. Tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu có thể được mở rộng để khảo sát khả năng hấp phụ của các loại ô nhiễm khác, từ đó phát triển các vật liệu mới có hiệu quả hơn.

6.2. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình tổng hợp và khảo sát khả năng tái sử dụng của vật liệu trong các ứng dụng thực tiễn.