Phương pháp hấp phụ kim loại nặng bằng vật liệu sinh học là một phương
pháp mới, đã và đang đóng góp những thành tựu quý báu cho ngành Hóa học cũng
như Công nghệ Môi trường, đang được nhiều nhà khoa học quan tâm, mở ra một
hướng đi mới trong tách loại làm giàu ion kim loại trong nước và trong công nghệ
xử lý môi trường
[44, 46, 68, 72, 90]
.Do phương pháp hấp phụ cho phép loại bỏ kim loại
trong nước khá triệt để, vật liệu hấp phụ là những phế thải từ thủy sản hay các phụ
phẩm nông nghiệp như chitosan, lá chè, vỏ trấu, vỏ hạt điều, xơ dừa, mùn cưa, than
tre có ý nghĩa trong việc đem lại hiệu quả cả về môi trường và kinh tế, có thể thu
hồi kim loại quý và không đưa thêm vào môi trường các tác nhân độc hại khác
[2, 9,
19, 20, 23, 25, 26, 56, 96, 108]
.
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, bao gồm các đơn vị D – glucosamin và
N – acetyl – D - glucosamin, là sản phẩm thu được từ quá trình deacetyl chitin,
(chitin là thành phần chính cấu tạo nên lớp vỏ các loài giáp xác, đặc biệt ở vỏ tôm,
cua, mai mực, động vật thân mềm và côn trùng)
[11, 15, 24, 42, 91]
. Với những đặc tính
hấp phụ mạnh ion kim loại, các hợp chất hữu cơ, khả năng trợ đông tụ trong quá
trình kết tủa, keo tụ chitin/chitosan được xem là nguyên liệu quan trọng để điều
chế ra hàng loạt các hợp chất ở nhiều dạng khác nhau với những tính chất phù hợp
cho các ứng trong y học, nông nghiệp, xử lý môi trường
[14, 24, 46, 74, 83]
.
Chitosan chưa được ghép mạch có khả năng hấp phụ tốt một số các ion kim
loại từ dung dịch có pH trung tính
[14, 32, 77, 103]
.Tuy nhiên, ở pH thấp chitosan dễ bị
hòa tan gây khó khăn cho quá trình hấp phụ, đặc biệt khi sử dụng phương pháp cột,
đây chính là điều không thuận lợi khi sử dụng chitosan để hấp phụ các ion kim loại
cho mục đích làm giàu và tái sử dụng vật liệu. Gần đây, kết quả nghiên cứu của một
số tác giả đã chứng minh rằng chitosan đã được ghép mạch bền trong môi trường
CHITOSAN BIẾN TÍNH MỞ ĐẦU
- 2 -
acid nhưng làm giảm đáng kể khả năng hấp phụ ion kim loại
[11-13, 87, 98]
, đây là điều
không mong muốn đối với một vật liệu hấp phụ. Sự giảm dung lượng hấp phụ có
thể do không kiểm soát được số nhóm chức có khả năng hấp phụ bị khóa trong quá
trình khâu mạch.
Qua tham khảo tài liệu liên quan đến việc sử dụng chitosan và các dẫn xuất
của nó để hấp phụ ion kim loại trong môi trường nước, chúng tôi nhận thấy rằng,
việc không ngừng tìm ra những vật liệu trên cơ sở chitosan biến tính bền trong môi
trường acid và nâng cao khả năng hấp phụ ion loại để ứng dụng trong hấp phụ làm
giàu lượng vết ion kim loại trong phân tích là rất cần thiết. Đề tài “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))” hướng đến việc bổ sung những
thông tin cần thiết nêu trên.
Nội dung chính được thực hiện trong luận án này là điều chế vật liệu
chitosan biến tính và dẫn xuất của chitosan biến tính là chitosan khâu mạch gắn acid
citric không tan trong môi trường acid, có khả năng hấp phụ ion kim loại cao.
Nghiên cứu một cách đầy đủ các đặc tính hấp phụ của các vật liệu đã được điều chế
đối với các ion kim loại U(VI), Cu(II), Pb(II), Zn(II) và Cd(II) trong dung dịch
nước. Bên cạnh đó, nghiên cứu tách loại một số ion kim loại trong các mẫu nước
thải, nghiên cứu giải hấp và đề xuất quy trình tách loại làm giàu các ion kim loại kể
trên lên cột nhồi vật liệu mới vừa được điều chế cũng được thực hiện, nhằm góp
phần nâng cao giá trị ứng dụng của đề tài.
