Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Nghiên cứu hấp phụ kháng sinh Ciprofloxacin trên vật liệu đá ong biến tính bằng polyme mang điện âm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của Luận văn là nghiên cứu biến tính đá ong tự nhiên bằng polime mang điện âm (PSS) thành vật liệu hấp phụ. Nghiên cứu khả năng hấp phụ kháng sinh trong môi trường nước của đá ong tự nhiên và đá ong biến tính. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Nghiên cứu hấp phụ kháng sinh Ciprofloxacin trên vật liệu đá ong biến tính bằng polyme mang điện âm

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ ANH TÚ NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ KHÁNG SINH CIPROFLOXACIN TRÊN VẬT LIỆU ĐÁ ONG BIẾN TÍNH BẰNG PLYME MANG ĐIỆN ÂM Ngành: Hóa phân tích Mã ngành: 8.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ kháng sinh Ciprofloxacin trên vật liệu đá ong biến tính bằng polyme mang điện âm” là do bản thân tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật tôi xin chịu trách nhiệm. Thái Nguyên, tháng 09 năm 2020 Tác giả Lê Anh Tú Xác nhận Xác nhận của trưởng khoa chuyên môn của giáo viên hướng dẫn PGS.TS.Nguyễn Thị Hiền Lan PGS.TS.Ngô Thị Mai Việt i
LỜI CÁM ƠN Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ, chuyên ngành Hóa Phân tích tại Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên, em đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ của các thầy cô giáo, bạn bè và gia đình. Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS Ngô Thị Mai Việt, người đã hướng dẫn em trong suốt quá trình thực nghiệm cho đến khi hoàn thiện luận văn này. Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học, các thầy cô trong Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do nhiều nguyên nhân chủ quan và khách quan nên kết quả nghiên cứu của em có thể còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo và các bạn để luận văn của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn! Thái Nguyên, tháng 09 năm 2020 Tác giả Lê Anh Tú ii
MỤC LỤC Lời cam đoan ........................................................................................................ i Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii Mục lục ............................................................................................................... iii Danh mục các bảng............................................................................................. iv Danh mục các hình .............................................................................................. v Danh mục các từ viết tắt ..................................................................................... vi MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 Chương 1. TỔNG QUAN .................................................................................. 3 1.1. Giới thiệu về polyme mang điện tích ........................................................... 3 1.1.1. Giới thiệu chung ....................................................................................... 3 1.1.2. Giới thiệu về Polystyrene Sulfonate (PSS) ............................................... 4 1.2. Giới thiệu về kháng sinh họ quinolon .......................................................... 5 1.3.Giới thiệu về đá ong ...................................................................................... 8 1.4. Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis ....................... 9 1.4.1. Nguyên tắc ................................................................................................. 9 1.4.2. Độ hấp thụ quang ....................................................................................... 9 1.4.3. Phương pháp đường chuẩn ...................................................................... 10 1.4.4. Phương pháp thêm chuẩn ........................................................................ 10 1.5. Phương pháp hấp phụ ................................................................................. 10 1.5.1. Cơ sở lý thuyết quá trình hấp phụ ........... Error! Bookmark not defined. 1.5.2. Hấp phụ trong môi trường nước .............. Error! Bookmark not defined. 1.5.3. Các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ ............. Error! Bookmark not defined. 1.6. Động học hấp phụ ....................................................................................... 10 1.6.1. Mô hình giả bậc 1 .................................................................................... 10 1.6.2. Mô hình giả bậc 2 .................................................................................... 11 1.7. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao .... Error! Bookmark not defined. 1.8. Tổng quan tình hình nghiên cứu hấp phụ kháng sinh trong môi trường nước. .11 iii
Chương 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 17 2. 1. Hóa chất, pha chế....................................................................................... 17 2. 1.1. Hóa chất .................................................................................................. 17 2. 1.2. Cách pha chế dung dịch kháng sinh ....................................................... 17 2. 1.3. Dụng cụ................................................................................................... 17 2. 1.4. Thiết bị .................................................................................................... 18 2.2. Chuẩn bị đá ong .......................................................................................... 18 2.3. Xác định một số đặc trưng hóa lý của vật liệu ........................................... 18 2.4. Biến tính đá ong .......................................................................................... 18 2.5. Xây dựng và đánh giá đường chuẩn xác định kháng sinh ciprofloxacin theo phương pháp UV – Vis ...................................................................................... 18 2.6. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ kháng sinh của vật liệu ..................................................................................................................... 19 2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng vật liệu hấp phụ ............................. 19 2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc ............................................. 19 2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH..................................................................... 19 2.6.4. Khảo sát ảnh hưởng của lực ion đến khả năng hấp phụ .......................... 20 2.6.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ ........................ 21 2.6.6. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ ................. 21 2.6.7. Khảo sát ảnh hưởng của chất lạ đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của các vật liệu ......................................................................................................... 21 2.7. Khảo sát sự tương tác giữa CFX và PSS .................................................... 22 2.8. Động học quá trình hấp phụ CFX trên ĐOBT ........................................... 23 2.9. Tái sử dụng vật liệu đá ong biến tính bằng PSS ......................................... 23 2.9.1. Hấp phụ CFX trên ĐOBT........................................................................ 23 2.9.2. Tái sử dụng vật liệu lần thứ nhất ............................................................. 24 2.9.3. Tái sử dụng vật liệu lần thứ hai ............................................................... 24 2.9.4. Tái sử dụng vật liệu lần thứ ba ................................................................ 24 2.9.5. Tái sử dụng vật liệu lần thứ tư ................................................................. 24 iv
2.10. Xác định một số đặc trưng hóa lý của ĐOBT sau khi hấp phụ CFX ....... 24 2.11. Xử lý mẫu nước thải ................................. Error! Bookmark not defined. Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................... 25 3.1. Xác định Ciprofloxacin bằng phương pháp UV-Vis.................................. 25 3.1.1. Xác định bước sóng. ................................................................................ 25 3.1.2. Xây dựng đường chuẩn............................................................................ 25 3.2. Kết quả khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của vật liệu.................................................................................. 26 3.2.1. Ảnh hưởng khối lượng vật liệu................................................................ 26 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc ............................................. 28 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH..................................................................... 31 3.2.4. Ảnh hưởng của lực ion ............................................................................ 34 3.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ ..................................... 37 3.2.6. Ảnh hưởng của nồng độ đầu của dung dịch nghiên cứu ......................... 39 3.2.7. Ảnh hưởng của chất lạ đến khả năng hấp phụ......................................... 47 3.3. Khảo sát sự tương tác giữ CFX và PSS ...................................................... 53 3.4. Động học quá trình hấp phụ CFX trên ĐOBT ........................................... 55 3.5. Tái sử dụng. ................................................................................................ 62 3.6. Kết quả xác định một số đặc trưng hóa lí của đá ong tự nhiên và đá ong biến tính trước và sau khi hấp phụ các chất màu .......................................................... 65 3.6.1. Quang phổ hồng ngoại ............................................................................ 65 3.6.2. Thế zeta của vật liệu ................................................................................ 66 KẾT LUẬN....................................................................................................... 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 70 v
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Các thế hệ kháng sinh nhóm quinolon và phổ tác dụng ..................... 6 Bảng 1.2. Thành phần khoáng vật kết tinh trong đá ong tự nhiên ...................... 8 Bảng 3.1. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của CFX ..................... 25 Bảng 3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin ..................................................................................... 27 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của vật liệu ............................................................................................... 29 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của vật liệu ........................................................................................................... 32 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của lực ion đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của vật liệu ..................................................................................................... 35 Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của vật liệu ..................................................................................................... 38 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của vật liệu trong nền là NaCl 1mM ........................................................ 40 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của vật liệu trong nền là NaCl 10mM ...................................................... 41 Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của vật liệu trong nền là NaCl 50 mM ..................................................... 42 Bảng 3.10. Các thông số hấp phụ của Ciprofloxacin ........................................ 46 Bảng 3.11. Ảnh hưởng của Cu2+ đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của vật liệu ..................................................................................................... 48 Bảng 3.12. Ảnh hưởng của Zn2+ đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của vật liệu ..................................................................................................... 49 Bảng 3.13. Ảnh hưởng của Al3+đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của vật liệu ..................................................................................................... 50 vi
Hình 3.19. Ảnh hưởng của các chất lạ đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin đối với ĐOBT ................................................................................................. 52 Hình 3.20. Ảnh hưởng của các chất lạ đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin đối với ĐOTN................................................................................................. 52 Bảng 3.14 . Sự ảnh hưởng tương tác của CFX và PSS ..................................... 54 Bảng 3.15. CFX nồng độ 20ppm ....................................................................... 56 Bảng 3.16. CFX nồng độ 50ppm ....................................................................... 57 Bảng 3.17. CFX nồng độ 100ppm ..................................................................... 58 Bảng 3.18. Số liệu khảo sát động học hấp phụ CFX ( “-”: không xác định) .... 59 Bảng 3.19. Thông số động học bậc 1 ................................................................ 61 Bảng 3.20. Thông số động học bậc 2 ................................................................ 62 Bảng 3.21. Khả năng tái sử dụng của vật liệu ................................................... 64 Hình 3.31. Thế zeta của đá ong biến tính sau hấp phụ Ciprofloxacin. ............. 68 vii
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Công thức cấu tạo của PSS .................................................................. 4 Hình 1.2. Công thức cấu tạo Ciprofloxacin ......................................................... 7 Hình 1.3. Mô hình phân tử Ciprofloxacin ........................................................... 7 Hình 1.4. Mặt lớp cắt bề mặt đá ong ................................................................... 8 Hình 3.1 . Phổ của CFX trong khoảng bước sóng 200 đến 400 nm.................. 25 Hình 3.2. Đường chuẩn xác định nồng độ CFX ............................................... 26 Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng ĐOTN đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin ......................................................................................... 28 Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng ĐOBT đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin ......................................................................................... 28 Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của ĐOTN ...................................................................... 30 Hình 3.6. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của ĐOBT ...................................................................... 30 Hình 3.7. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của ĐOTN ............................................................................................................... 33 Hình 3.8. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của ĐOBT ............................................................................................................... 33 Hình 3.9. Ảnh hưởng của lực ion đến khả năng hấp phụ CFX của ĐOTN ...... 36 Hình 3.10. Ảnh hưởng của lực ion đến khả năng hấp phụ CFX của ĐOBT..... 36 Hình 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ CFX của ĐOTN .. 39 Hình 3.12. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ CFX của ĐOBT ... 39 Hình 3.13. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir trên ĐOBT .......................... 44 Hình 3.14. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của CFX trên ĐOBT...................... 44 Hình 3.15. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich của ĐOBT ......................... 44 Hình 3.16. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir trên ĐOTN .......................... 45 viii
Hình 3.17. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của CFX trên ĐOTN ..................... 45 Hình 3.18. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich của ĐOTN ......................... 46 Hình 3.19. Ảnh hưởng của các chất lạ đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin đối với ĐOBT ..................................................................................................... 52 Hình 3.20. Ảnh hưởng của các chất lạ đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin đối với ĐOTN..................................................................................................... 52 Hình 3.21. Sự dịch chuyển bước sóng của CFX khi có mặt ion kim loại ......... 53 Hình 3.22. Sự ảnh hưởng tương tác của CFX và PSS....................................... 54 Hình 3.23. Mô hình động học bậc 1 – ĐOBT ................................................... 60 Hình 3.24. Mô hình động học bậc 2- ĐOBT ..................................................... 60 Hình 3.25. Mô hình động học bậc 1 – ĐOTN ................................................... 61 Hình 3.26. Mô hình động học bậc 2- ĐOTN..................................................... 61 Hình 3.27. Khả năng tái sử dụng của vật liệu ĐOBT ....................................... 65 Hình 3.28. Phổ hồng ngoại của đá ong biến tính .............................................. 65 Hình 3.29. Phổ hồng ngoại của đá ong biến tính sau hấp phụ CFX ................. 66 Hình 3.30. Thế zeta của đá ong biến tính .......................................................... 67 Hình 3.31. Thế zeta của đá ong biến tính sau hấp phụ Ciprofloxacin. ............. 68 ix
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Tên tiếng việt Tên tiếng Anh Viết tắt Ciprofloxacin Ciprofloxacin CIP/CFX Quang phổ hấp thụ phân tử Ultra Violet – Visible UV-Vis High Performance Liquid Sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC Chromatogram Natri polystyren sunfonat Sodium Polystyrene Sulfonate PSS Đá ong tự nhiên Raw Laterite RL Đá ong biến tính Polymer Modified Laterite PML x
MỞ ĐẦU Theo thống kê của Tổng cục Thủy sản, đến năm 2011 sản lượng nuôi trồng thủy sản của Việt Nam đạt 3 triệu tấn và xuất khẩu thủy sản đã đạt mức 6,118 tỷ USD đứng thứ hai trong các mặt hàng xuất khẩu của Việt Nam (sau dầu khí), trong đó tôm xuất khẩu chiếm 50%. Sự phát triển nhanh chóng của nghề nuôi tôm ở Việt Nam đã và đang đặt ra những vấn đề môi trường trước mắt và lâu dài như mất cân bằng sinh học, nguy cơ ô nhiễm môi trường và sự phát triển của dịch bệnh,… Việc sử dụng kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản không đúng theo quy định về chủng loại, liều lượng, thời gian có thể làm ảnh hưởng tới chất lượng thủy sản cũng như có tác động tiêu cực đến khả năng kháng dịch bệnh của chúng và gây ô nhiễm môi trường [9]. Một trong số đó phải kể đến kháng sinh Ciprofloxacin – là kháng sinh thuộc nhóm Quinolon, được biết đến là một trong những kháng sinh mạnh nhất hiện nay để điều trị bệnh nhiễm khuẩn do vi khuẩn Gram âm Pseudomonas aeruginosa gây ra. Việc loại bỏ dư lượng kháng sinh đã và đang được rất nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm đến. Hiện nay, có rất nhiều phương pháp xử lý dư lượng kháng sinh như hấp phụ, xúc tác quang hóa, oxi hóa tiên tiến,… Trong đó, hấp phụ là một trong số các phương pháp có hiệu quả cao và phù hợp đối với các nước đang phát triển do vật liệu hấp phụ rẻ tiền hay các vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên. Do đó, chế tạo và biến tính vật liệu hấp phụ tự nhiên bằng các tác nhân biến tính khác nhau, ứng dụng để xử lý dư lượng kháng sinh trong môi trường nước là cần thiết và rất có ý nghĩa khoa học trong giai đoạn hiện nay. Đá ong là nguồn khoáng liệu rất phổ biến ở Việt Nam và có đặc tính hấp phụ tốt. Những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc biến tính bề mặt vật liệu bằng polyme mang điện có thể làm tăng đáng kể khả năng xử lý kháng sinh nói riêng, các chất độc hại trong môi trường nước nói chung. Polystyren sunfonat (PSS) là một trong số các polyme mang điện tích âm và là polime thương mại quan trọng đã được ứng dụng nhiều trong xử lý nước. Việc nghiên cứu biến tính đá ong bằng PSS và ứng dụng vật liệu này để xử lý dư lượng kháng sinh trong môi trường nước hầu như chưa được đề cập đến. Trên những cơ sở đó, chúng tôi lựa chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ kháng sinh Ciprofloxacin trên vật liệu đá ong biến tính bằng polyme mang điện âm”. 1
Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu các nội dung sau: 1. Biến tính đá ong tự nhiên bằng polime mang điện âm (PSS) thành vật liệu hấp phụ. 2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ kháng sinh trong môi trường nước của đá ong tự nhiên và đá ong biến tính. Cụ thể như sau: - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Ciprofloxacin của các vật liệu ( pH, lực ion, thời gian, nhiệt độ...). - Nghiên cứu đặc trưng hóa lí của đá ong biến tính sau khi hấp phụ CFX để bước đầu đánh giá cơ chế hấp phụ CFX trên vật liệu. - Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ CFX trên vật liệu. - Nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu đá ong biến tính. 2
Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về polyme mang điện tích 1.1.1. Giới thiệu chung Polyme là các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ trong đó phân tử rất dài với cấu trúc lặp đi lặp lại. Các polyme có thể bao gồm các đơn vị là monome giống hệt nhau. Polyme được chia ra làm các loại mang điện tích dương (cationic), mang điện âm (anionic) và không ion (nonionic). Polyme mang điện là các polyme trong đó monome mang điện tích và tan tốt trong dung dịch, bao gồm polyme mang điện mạnh và polyme mang điện yếu. Có thể phân biệt được polyme mang điện mạnh hay yếu dựa vào pH. Trong khi polyme mang điện mạnh có đặc tính điện tích không phụ thuộc vào pH, polyme mang điện yếu thì điện tích phụ thuộc rất nhiều vào pH. Điện tích của polyme ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp phụ của polyme lên bề mặt vật rắn. Sự hấp phụ diễn ra phức tạp hơn khi bề mặt rắn cũng mang điện. Lực tương tác ảnh hưởng đến sự hấp phụ polyme mang điện mạnh lên bề mặt có điện tích có thể chỉ là lực hút tĩnh điện hoặc kết hợp các điện tích tĩnh điện và các lực tương tác không tĩnh điện. Do tính chất hấp phụ đặc biệt của polyme mang điện trên bề mặt vật liệu rắn, nhiều polyme đã được sử dụng để biến tính bề mặt vật liệu nhằm nâng cao hiệu quả xử lý chất gây ô nhiễm hữu cơ. Polyme mang điện tích thường được chia thành hai loại là polyme mang điện âm và polyme mang điện dương. - Polyme mang điện âm mạnh như PSS (Natri polystyren sulfonat),… - Polyme mang điện tích dương mạnh như PDADMAC (polydiallyldimethylammonium chloride),… Các polyme mang điện có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp sơn, chống ăn mòn, và đóng vai trò như các chất kết tụ hiệu quả… Ngoài ra, các polyme mang điện hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong xử lý môi trường. 3
1.1.2. Giới thiệu về Polystyrene Sulfonate (PSS) PSS (Sodium polystyrene sulfonate) là một polyme mang điện âm, một poly axit mạnh, phân li hoàn toàn, có nguồn gốc từ polystyren và được bổ sung nhóm chức sunfonat [15]. Polyme PSS có khối lượng riêng 0,801 g/mL (2500C), khối lượng phân tử trung bình M= 1000 kg/mol. Công thức phân tử: (C8H7NaO3S)n. Công thức cấu tạo của PSS được cho ở hình 1.1. Hình 1.1. Công thức cấu tạo của PSS PSS thường được sử dụng như các polyme trao đổi ion, chất keo tụ, được ứng dụng trong lĩnh vực y tế, làm sạch nước, xử lý nước thải. PSS được sử dụng như một chất hấp phụ trong nghiên cứu về tương tác tĩnh điện của thuốc nhuộm cation với polyme mang điện âm trong dung dịch. Tác giả Claire Peyratout và các cộng sự đã nghiên cứu sự hấp phụ thuốc nhuộm cation rhodamine 6G (R6G), acridin cam (AO), bisindolenylpentamethine (Cy5) và 1,1-diethyl-2,2 -yanine (PIC) trên PSS. Các thuốc nhộm cation trên đã làm thay đổi độ hấp thụ và phát huỳnh quang của PSS [20]. Trong nghiên cứu quá trình xử lý amoni trong nước, TS. Phạm Tiến Đức và các cộng sự đã sử dụng PSS như các chất được biến tính bề mặt vật liệu. Khả năng loại bỏ NH + trên vật liệu được biến tính bằng PSS (PMA) tại điều kiện môi trường pH 4, thời gian hấp phụ 180 phút, nồng độ muối nền NaCl 0,01 M là 61,2%. [16] Ứng dụng keo tụ của PSS đã được tác giả Gleb B. Sukhorukov và cộng sự nghiên cứu [27]. Các hạt keo polyme mang điện kích thước 1 µm đa lớp được chế tạo 4
bằng các thêm PSS hoặc PAH ở nồng độ 3x10-6 M vào 2,2x108 các tiểu phân/mL polystyren (Ø 640 nm), thời gian hấp phụ 20 phút trong nền muối NaCl 0,5 M. Ngoài ra, sự kết hợp của thuốc nhuộm cation pyronin B (PyB) và pyronin Y (PyY) trong dung dịch nước có chứa PSS đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng kỹ thuật quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis trạng thái ổn định và phân giải theo thời gian nhằm xác định tập hợp J của thuốc nhuộm pyronin là dẫn xuất xathene bằng cách sử dụng nồng độ PSS không đổi trong dung dịch. Nồng độ thuốc nhuộm tốt nhất cho các tập hợp J được xác định là 2,4 × 10 -5 M và 1,2 × 10-4M lần lượt là PyB và PyY [10]. 1.2. Giới thiệu về kháng sinh họ quinolon 1.2.1. Giới thiệu chung Kháng sinh là những chất kháng khuẩn được chiết xuất từ các vi sinh vật, nấm được tổng hợp hay bán tổng hợp, có khả năng tiêu diệt vi khuẩn hay kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn một cách đặc hiệu, có tác dụng lên vi khuẩn ở cấp độ phân tử, thường là một vị trí quan trọng của vi khuẩn hay một phản ứng trong quá trình phát triển của vi khuẩn. Nhóm quinolon là nhóm kháng sinh hoàn toàn tổng hợp. Được chia làm 4 thế hệ và được thể hiện rõ ở bảng 1.1. 5
Bảng 1.1. Các thế hệ kháng sinh nhóm quinolon và phổ tác dụng Kháng sinh quinolon Phổ tác dụng Thế hệ 1 Acid Naliđixic Tác dụng ở mức độ trung bình trên các chủng trực khuẩn Cinoxacin Gram-âm họ Enterobacteriaceae. Thế hệ 2 Loại 1: Các kháng sinh này vẫn thuộc nhóm fluoroquinolon (cấu Lomefloxacin trúc phân tử có flo), tuy nhiên phổ kháng khuẩn cũng chủ Norfloxacin yếu chỉ tập trung trên các chủng trực khuẩn Gram-âm họ Enoxacin Enterobacteriaceae. Loại 2: Fluoroquinolon loại này có phổ kháng khuẩn mở rộng hơn Ofloxacin loại 1 trên các vi khuẩn gây bệnh không điển hình. Ciprofloxacin Ciprofloxacin còn có tác dụng trên P. aeruginosa. Không có tác dụng trên phế cầu và trên các vi khuẩn Gram-dương. Thế hệ 3 Levofloxacin Các fluoroquinolon thế hệ 3 vẫn có phổ kháng khuẩn trên Sparfloxacin Enterobacteriaceae, trên các chủng vi khuẩn không điển Gatigloxacin hình. Khác với thế hệ 2, kháng sinh thế hệ 3 có tác dụng trên Moxifloxacin phế cầu và một số chủng vi khuẩn Gram-dương. Vì vậy đôi khi còn được gọi là các quinolone hô hấp. Thế hệ 4 Trovafloxacin Kháng sinh này có phổ tác dụng trên Enterobacteriaceae, P. aeruginosa, vi khuẩn không điển hình, S. aeruginosa nhạy cảm với methicillin, streptococci, vi khuẩn kị khí. 6
1.2.2. Giới thiệu về kháng sinh Ciprofloxacin Ciprofloxacin (1-cyclopropyl-6fluoro-1,4-dihydro-4oxo-7-(piperazinyl) quinolon-3- carboxylic acid) (CIP hoặc CFX). Là thế hệ thuốc kháng sinh fluoroquinolon thứ 2 có phổ kháng khuẩn rộng. Công thức phân tử: C17H18FN3O3 Hình 1.2. Công thức cấu tạo Hình 1.3. Mô hình phân tử Ciprofloxacin Ciprofloxacin Ciprofloxacin có hai giá trị pKa là 6,1 và 8,7 [9]. Trong dung dịch khi pH < 6,1 Ciprofloxacin tồn tại ở dạng cation, khi pH có giá trị từ 6,1 đến 8,7 Ciprofloxacin tồn tại ở dạng lưỡng cực và khi pH > 8,7 Ciprofloxacin tồn tại ở dạng anion CFX là vi khuẩn bằng hoạt tính diệt khuẩn chống lại cả vi khuẩn gram dương và gram âm. Do đó, kháng sinh này được chỉ định dùng cho các bệnh nhiễm khuẩn như hô hấp, tiết niệu, sinh dục (viêm cổ tử cung do lậu, viêm tuyến tiền liệt mạn), ruột (tiêu chảy, thương hàn). Hoạt động diệt khuẩn của CIP là kết quả của việc giảm hoạt động của các enzyme tham gia vào quá trình sao chép AND ở vi khuẩn [12]. Ciprofloxacin là thuốc điều trị đầu tay cho B. anthracis, C. freundii, C. jejuni, Enterobacter spp., S. typhi, Salmonella spp. và Shigella spp.. Hiện nay ciprofloxacin và các quinolon khác đang bị kháng thuốc nhiều do trước đây nhóm kháng sinh này bị lạm dụng nhiều. Đột biến các gen quy định các đích tác dụng của kháng sinh (ADN gyrase và Topoisomerase IV) là cơ chế chính và quan trọng nhất của vi khuẩn. 7
1.3. Giới thiệu về đá ong Đá ong (laterit) là một khoáng chất phổ biến và có trữ lượng lớn ở nước ta. Đá ong phân bố rộng khắp vùng trung du đồi núi từ Bắc vào Nam phổ biến ở Hà Nội, Vĩnh Phúc, Tây Nguyên. Đã có rất nhiều tài liệu về đá ong và có nhiều ý kiến khác nhau về nguồn gốc hình thành loại khoáng chất này. Đa số các tác giả đồng tình với quan điểm cho rằng đá ong hình thành là do các oxit sắt theo các mạch nước ngầm di chuyển từ các nơi khác đến và cũng do sự ngấm dần các oxit sắt từ tầng đất trên xuống phía dưới. Do sự thay đổi mực nước ngầm trong đất, kết hợp với quá trình oxi hóa làm cho đất bị khô lại và kết cấu thành đá ong. Hình 1.4. Mặt lớp cắt bề mặt đá ong Trong đá ong có chứa nhiều nguyên tố như Fe, Al, Si, các kim loại kiềm và kiềm thổ, ngoài ra còn có lượng nhỏ các kim loại khác như Mn, Cr, V, Ti… Các tầng phong hóa này có thể chặt cứng như đá tầng, nhưng khi phân bố tự nhiên chúng lại rất mềm. Ở những nơi chồi lên bề mặt thì các tầng đá ong sẽ cứng lại [4]. Bảng 1.2. Thành phần khoáng vật kết tinh trong đá ong tự nhiên Thành SiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO2 K2O Na2O CaO P2O5 C phần% 33,2 15 40,1 0,7 ~0,8 0,5 0,7 Việc sử dụng nguyên liệu có giá thành thấp, nguồn gốc tự nhiên, thân thiện với môi trường, phù hợp với điều kiện ở Việt Nam như đá ong đang được các nhà khoa học quan tâm. Đá ong có bề mặt xốp và rỗng dẫn tới tổng diện tích bề mặt lớn (200- 3000 m2/g). Do đó đá ong có thể hấp phụ một số ion hóa học gây ô nhiễm nước. Hiện nay, đá ong tại các khu vực huyện Thạch Thất - Hà Nội đã được một số nhà khoa học nghiên cứu và đánh giá khả năng hấp phụ [30]. 8
1.4. Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis 1.4.1. Nguyên tắc 1.4.2. Độ hấp thụ quang Cơ sở của phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử (UV – Vis) là định luật hấp thụ ánh sáng Bouguer - Lambert - Beer. Biểu thức của định luật về độ hấp thụ quang (A) được tính theo công thức: I0 A=lg =ε.l.C (1.1) I Trong đó: Io, I : lần lượt là cường độ của ánh sáng đi vào và ra khỏi dung dịch. l : bề dày của dung dịch ánh sáng đi qua. C : nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch. ε : hệ số hấp thụ quang phân tử, nó phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ ánh sáng và bước sóng của ánh sáng tới (ε = f (λ)). Như vậy, độ hấp thụ quang A là một hàm của các đại lượng: bước sóng, bề dày dung dịch và nồng độ chất hấp thụ ánh sáng A = f (λ, l,C) (1.2) Do đó nếu đo A tại một bước sóng λ nhất định với cuvet có bề dày l xác định thì đường biểu diễn A = f(C) phải có dạng y = a.x là một đường thẳng. Tuy nhiên, do những yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch (bước sóng của ánh sáng tới, sự pha loãng dung dịch, nồng độ H +, sự có mặt của các ion lạ) nên đồ thị trên không có dạng đường thẳng với mọi giá trị của nồng độ. Do vậy biểu thức 1.1 có dạng: A = k..l.(Cx)b (1.3) Trong đó: Cx: nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch. k: hằng số thực nghiệm. b: hằng số có giá trị 0 < b < 1 (b là một hệ số gắn liền với nồng độ Cx. Khi Cx nhỏ thì b = 1, khi Cx lớn thì b < 1). Đối với một chất phân tích trong một dung môi xác định và trong một cuvet có 9