NÂNG CAO KHẢ NĂNG HẤP PHỤ BẰNG LƯU HÓA PEI TRÊN BỀ MẶT SIO2

Nguyễn Thu Huyền; Mai Xuân Dũng; Nguyễn Thế Duyến; Đỗ Thủy Tiên

doi:10.34238/tnu-jst.9855

NÂNG CAO KHẢ NĂNG HẤP PHỤ BẰNG LƯU HÓA PEI TRÊN BỀ MẶT SIO2

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 11/03/24 Ngày đăng: 29/05/24

Các tác giả

1. Nguyễn Thu Huyền, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
2. Mai Xuân Dũng, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
3. Nguyễn Thế Duyến, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
4. Đỗ Thủy Tiên , Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Tóm tắt

Gắn các nhóm chức có ái lực mạnh với ion kim loại nặng trên bề mặt vật liệu hấp phụ là phương pháp được sử dụng rộng rãi để nâng cao dung lượng hấp phụ của vật liệu. Polyethyleneimine (PEI), một loại polymer có nhiều nhóm amino trong phân tử, thường được sử dụng để gắn lên nhiều loại silica khác nhau theo một quy trình hai bước, có sử dụng các phân tử cầu nối. Đơn giản hóa quy trình tổng hợp, nâng cao dung lượng hấp phụ là những đòi hỏi cơ bản để nâng cao hiệu quả của quá trình loại bỏ ion kim loại nặng trong nước bằng công nghệ hấp phụ. Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng citric acid, một loại acid đa chức, để lưu hóa các mạch PEI trên bề mặt silica (PEI/SiO₂) bằng quy trình một bước thủy nhiệt. Lượng PEI chiếm 14,1% khối lượng của vật liệu PEI/SiO₂, thấp hơn so với mẫu PEI-KH560-SiO₂ (22,8%) tổng hợp bằng phương pháp hai giai đoạn truyền thống. Nghiên cứu hấp phụ với ion Cu(II) cho thấy các ion Cu(II) hấp phụ trên PEI/SiO₂ hay PEI-KH560-SiO₂ bao gồm hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý. Dung lượng hấp phụ tính theo mô hình Shamohammadi của PEI/SiO₂ là 500 mg/g cao hơn 4,5 lần so với PEI-KH560-SiO₂. Kết quả trình bày trong nghiên cứu này đề xuất phương pháp đơn giản hơn để tổng hợp composite của PEI với dung lượng hấp phụ ion kim loại cao hơn.

Từ khóa

PEI; Ion kim loại nặng; Hấp phụ; Chức năng hóa; Lưu hóa

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] N. A. A. Qasem, R. H. Mohammed, and D. U. Lawal, “Removal of heavy metal ions from wastewater: a comprehensive and critical review,” npj Clean Water, vol. 4, no. 1, Jul. 2021, doi: 10.1038/s41545-021-00127-0.

[2] K. Saini et al., “Metal-Organic Frameworks: A Promising Solution for Efficient Removal of Heavy Metal Ions and Organic Pollutants from Industrial Wastewater,” J. Mol. Liq., 2024, Art. no. 124365, doi: 10.1016/j.molliq.2024.124365.

[3] K. Gupta, P. Joshi, R. Gusain, and O. P. Khatri, “Recent advances in adsorptive removal of heavy metal and metalloid ions by metal oxide-based nanomaterials,” Coord. Chem. Rev., vol. 445, 2021, Art. no. 214100, doi: 10.1016/j.ccr.2021.214100.

[4] H. Masoumi, A. Ghaemi, and H. G. Gilani, “Evaluation of hyper-cross-linked polymers performances in the removal of hazardous heavy metal ions: A review,” Sep. Purif. Technol., vol. 260, Apr. 2021, Art. no. 118221, doi: 10.1016/j.seppur.2020.118221.

[5] S. Z. N. Ahmad, W. N. Wan Salleh, A. F. Ismail, N. Yusof, M. Z. M. Yusop, and F. Aziz, “Adsorptive removal of heavy metal ions using graphene-based nanomaterials: Toxicity, roles of functional groups and mechanisms,” Chemosphere, vol. 248, 2020, Art. no. 126008, doi: 10.1016/j.chemosphere. 2020.126008.

[6] M. Hasanpour and M. Hatami, “Application of three dimensional porous aerogels as adsorbent for removal of heavy metal ions from water/wastewater: A review study,” Adv. Colloid Interface Sci., vol. 284, 2020, Art. no. 102247, doi: 10.1016/j.cis.2020.102247.

[7] M. Sultana, M. H. Rownok, M. Sabrin, M. H. Rahaman, and S. M. N. Alam, “A review on experimental chemically modified activated carbon to enhance dye and heavy metals adsorption,” Clean. Eng. Technol., vol. 6, 2022, Art. no. 100382, doi: 10.1016/j.clet.2021.100382.

[8] N. T. K. Trinh et al., “One-step synthesis of activated carbon from surgacane bagasse,” TNU J. Sci. Technol., vol. 226, no. 11, pp. 47–52, Jul. 2021, doi: 10.34238/tnu-jst.4479.

[9] M. Mariana et al., “Recent advances in activated carbon modification techniques for enhanced heavy metal adsorption,” J. Water Process Eng., vol. 43, Otc. 2021, Art. no. 102221, doi: 10.1016/j.jwpe. 2021.102221.

[10] B. Li et al., “Facile modification of activated carbon with highly dispersed nano-sized Α-Fe₂O₃ for enhanced removal of hexavalent chromium from aqueous solutions,” Chemosphere, vol. 224, pp. 220–227, 2019, doi: 10.1016/j.chemosphere.2019.02.121.

[11] V. T. Trinh, K. C. Ngo, T. T. Do, T. Nguyen, V. Q. Nguyen, and T. L. H. Pham, “Carbon-encapsulated MnFe₂O₄ nanoparticles: effects of carbon on structure, magnetic properties and Cr(VI) removal efficiency,” Appl. Phys. A Mater. Sci. Process., vol. 126, no. 7, Jul. 2020, doi: 10.1007/s00339-020-03760-7.

[12] D. Lv et al., “Application of EDTA-functionalized bamboo activated carbon (BAC) for Pb(II) and Cu(II) removal from aqueous solutions,” Appl. Surf. Sci., vol. 428, pp. 648–658, 2018, doi: 10.1016/j.apsusc.2017.09.151.

[13] J. Li et al., “Preparation of thiol-functionalized activated carbon from sewage sludge with coal blending for heavy metal removal from contaminated water,” Environ. Pollut., vol. 234, pp. 677–683, 2018, doi: 10.1016/j.envpol.2017.11.102.

[14] M. S. Ismail, M. D. Yahya, M. Auta, and K. S. Obayomi, “Facile preparation of amine -functionalized corn husk derived activated carbon for effective removal of selected heavy metals from battery recycling wastewater,” Heliyon, vol. 8, no. 5, 2022, Art. no. e09516, doi: 10.1016/j.heliyon. 2022.e09516.

[15] T. K. -K. Nguyen et al., “Green synthesis of UV absorber (E)-2-(((4-(benzyloxy)phenyl)imino) methyl)phenol by microwave method,” HPU2 J. Sci. Nat. Sci. Technol., vol. 2, no. 2, pp. 59–67, Aug. 2023, doi: 10.56764/hpu2.jos.2023.2.2.59-67.

[16] T. N. Vo, T. N. H. Doan, and D. M. Tran, “The synthesis of TCNQ-based material with derivative of leucine amino,” HPU2 J. Sci. Nat. Sci. Technol., vol. 1, no. 1, pp. 71–79, Aug. 2022, doi: 10.56764/hpu2.jos.2022.1.1.71-79.

[17] Z. M. Ayalew, X. Guo, and X. Zhang, “Synthesis and application of polyethyleneimine (PEI)‐based composite/nanocomposite material for heavy metals removal from wastewater: A critical review,” J. Hazard. Mater. Adv., vol. 8, Nov. 2022, Art. no. 100158, doi: 10.1016/j.hazadv.2022.100158.

[18] H. Zhong et al., “Improving the shale stability with nano-silica grafted with hyperbranched polyethyleneimine in water-based drilling fluid,” J. Nat. Gas Sci. Eng., vol. 83, Nov. 2020, Art. no. 103624, doi: 10.1016/j.jngse.2020.103624.

[19] J. Wei, S. Chen, Y. Li, Z. He, L. Geng, and L. Liao, “Aqueous Cu(ii) ion adsorption by amino-functionalized mesoporous silica KIT-6,” RSC Adv., vol. 10, no. 35, pp. 20504–20514, 2020, doi: 10.1039/d0ra03051a.

[20] N. D. Suzaimi, P. S. Goh, N. A. N. N. Malek, J. W. Lim, and A. F. Ismail, “Performance of branched polyethyleneimine grafted porous rice husk silica in treating nitrate-rich wastewater via adsorption,” J. Environ. Chem. Eng., vol. 7, no. 4, 2019, Art. no. 103235, doi: 10.1016/j.jece.2019.103235.

[21] D. Guspita and A. Ulianas, “Optimization of complex NH₃ with Cu²⁺ ions to determine levels of ammonia by UV-Vis spectrophotometer,” J. Phys. Conf. Ser., vol. 1481, no. 1, Mar. 2020, Art. no. 012040, doi: 10.1088/1742-6596/1481/1/012040.

[22] S. Shamohammadi, M. Khajeh, R. Fattahi, and M. Kadkhodahosseini, “Introducing the new model of chemical adsorption for heavy metals by Jacobi activated carbon adsorbents, Iranian activated carbon and blowy sand,” Case Stud. Chem. Environ. Eng., vol. 6, Dec. 2022, Art. no. 100220, doi: 10.1016/j.cscee.2022.100220.

[23] M. Khoobi, S. F. Motevalizadeh, Z. Asadgol, H. Forootanfar, A. Shafiee, and M. A. Faramarzi, “Synthesis of functionalized polyethylenimine-grafted mesoporous silica spheres and the effect of side arms on lipase immobilization and application,” Biochem. Eng. J., vol. 88, pp. 131–141, 2014, doi: 10.1016/j.bej.2014.04.009.

[24] S. Cohen, I. Chejanovsky, and R. Y. Suckeveriene, “Grafting of Poly(Ethylene Imine) to Silica Nanoparticles for Odor Removal from Recycled Materials,” Nanomaterials, vol. 12, no. 13, 2022, doi: 10.3390/nano12132237.

[25] P. S. Kumar, S. Ramalingam, R. V. Abhinaya, K. V. Thiruvengadaravi, P. Baskaralingam, and S. Sivanesan, “Lead(II) adsorption onto sulphuric acid treated cashew nut shell,” Sep. Sci. Technol., vol. 46, no. 15, pp. 2436–2449, 2011, doi: 10.1080/01496395.2011.590174.

[26] J. Nyirenda, G. Kalaba, and O. Munyati, “Synthesis and characterization of an activated carbon-supported silver-silica nanocomposite for adsorption of heavy metal ions from water,” Results Eng., vol. 15, Sep. 2022, Art. no. 100553, doi: 10.1016/j.rineng.2022.100553.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.9855

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ