Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp)

Bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg2+ (Mg-HAp) được tổng hợp bằng phương

pháp kết tủa hóa học từ các muối nitrat: Ca(NO3)2.4H2O, Mg(NO3)2 và muối amoni

(NH4)2HPO4, hiệu suất tổng hợp đạt 89,3%. Sau khi tổng hợp, bột Mg-HAp được ứng

dụng xử lý ion kim loại nặng Pb2+ trong dung dịch nước. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng

của các yếu tố: Thời gian tiếp xúc, khối lượng bột Mg-HAp, độ pH và nồng độ ion Pb2+

trong dung dịch xử lý cho thấy, bột Mg-HAp có khả năng loại bỏ hoàn toàn ion Pb2+. Tại

pH từ 2-5, chỉ với khối lượng 0,05g, trong thời gian 15 phút tiếp xúc, bột Mg-HAp đã loại

bỏ hoàn toàn (hiệu suất đạt tới 100%) ion Pb2+ trong dung dịch với hàm lượng ion Pb2+

lên tới 3,31g/l (gấp hàng chục lần so với hàm lượng ion Pb2+ có trong nước thải ô

nhiễm). Kết quả nghiên cứu mở ra triển vọng ứng dụng bột Mg-HAp làm vật liệu xử lý

ion kim loại nặng trong các nguồn nước ô nhiễm, đạt hiệu quả kinh tế cao và thân thiện

với môi trường.

Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp) trang 1

Trang 1

Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp) trang 2

Trang 2

Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp) trang 3

Trang 3

Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp) trang 4

Trang 4

Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp) trang 5

Trang 5

Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp) trang 6

Trang 6

Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp) trang 7

Trang 7

Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp) trang 8

Trang 8

Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp) trang 9

Trang 9

Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp) trang 10

Trang 10

pdf 10 trang viethung 4500
Bạn đang xem tài liệu "Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp)

Xử lý ion kim loại nặng Pb²³⁺ bằng bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg²⁺ (HAp)
TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 14/2017 69 
XỬ LÝ ION KIM LOẠI NẶNG Pb2+ BẰNG BỘT HYDROXYAPATITE 
PHA TẠP ION Mg2+ (HAp) 
Phạm Thị Minh1, Vũ Thúy Hường, Hoàng Khánh Linh, 
Trần Mỹ Linh, Hoàng Phương Mai 
Trường Đại học Thủ đô Hà Nội 
Tóm tắt: Bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg2+ (Mg-HAp) được tổng hợp bằng phương 
pháp kết tủa hóa học từ các muối nitrat: Ca(NO3)2.4H2O, Mg(NO3)2 và muối amoni 
(NH4)2HPO4, hiệu suất tổng hợp đạt 89,3%. Sau khi tổng hợp, bột Mg-HAp được ứng 
dụng xử lý ion kim loại nặng Pb2+ trong dung dịch nước. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng 
của các yếu tố: Thời gian tiếp xúc, khối lượng bột Mg-HAp, độ pH và nồng độ ion Pb2+ 
trong dung dịch xử lý cho thấy, bột Mg-HAp có khả năng loại bỏ hoàn toàn ion Pb2+. Tại 
pH từ 2-5, chỉ với khối lượng 0,05g, trong thời gian 15 phút tiếp xúc, bột Mg-HAp đã loại 
bỏ hoàn toàn (hiệu suất đạt tới 100%) ion Pb2+ trong dung dịch với hàm lượng ion Pb2+ 
lên tới 3,31g/l (gấp hàng chục lần so với hàm lượng ion Pb2+ có trong nước thải ô 
nhiễm). Kết quả nghiên cứu mở ra triển vọng ứng dụng bột Mg-HAp làm vật liệu xử lý 
ion kim loại nặng trong các nguồn nước ô nhiễm, đạt hiệu quả kinh tế cao và thân thiện 
với môi trường. 
Từ khóa: kim loại nặng, bột hydroxyapatite pha tạp ion Mg2+, xử lý, hiệu quả kinh tế 
1. MỞ ĐẦU 
Trong những thập niên gần đây, trước sự phát triển ngày càng lớn mạnh của đất nước 
về kinh tế và xã hội, đặc biệt là sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp đã ảnh 
hưởng rất lớn đến môi trường sống của con người. Bên cạnh sự lớn mạnh của nền kinh tế 
đất nước là hiện trạng các cơ sở hạ tầng xuống cấp trầm trọng và sự ô nhiễm môi trường 
đang ở mức báo động. Hầu hết các nguồn nước ngầm phục vụ cho sinh hoạt, tưới tiêu đều 
bị ô nhiễm bởi kim loại nặng như As, Pb, Cd... Tác động của việc ô nhiễm kim loại nặng 
tới môi trường là rất lớn, gây tổn hại đối với sức khỏe con người. Trước thực tế như vậy, 
đã có nhiều nhà khoa học đã và đang nỗ lực nghiên cứu để tìm ra những phương pháp hiệu 
quả nhất nhằm giảm thiểu liều lượng và độc tính của các dòng thải công nghiệp. 
1 Nhận bài ngày 4.02.2017; chỉnh sửa, gửi phản biện và duyệt đăng ngày 20.3.2017 
 Liên hệ tác giả: Phạm Thị Minh; Email: ptminh@daihocthudo.edu.vn 
70 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H NỘI 
Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã và đang áp dụng nhiều phương pháp 
xử lý ion kim loại nặng bằng các vật liệu hấp phụ khác nhau như: than hoạt tính, zeolit, đất 
sét, các loại vật liệu polyme và quặng apatit. Trong đó, quặng apatit là một trong những vật 
liệu hấp phụ mới đầy hứa hẹn với đặc tính hóa học đặc biệt và khả năng xử lý nước có 
chứa flo và kim loại nặng bằng hấp phụ, trao đổi ion, kết tủa hoặc tạo phức với hiệu suất 
cao, chi phí thấp và sẵn có. 
Một vài nghiên cứu chỉ ra rằng bột HAp pha tạp thêm ion M2+ đã cải thiện được diện 
tích bề mặt riêng, tăng khả năng xúc tác, tăng khả năng hấp phụ [1-5]. Mặc dù vậy, chưa có 
nghiên cứu nào ứng dụng bột HAp pha tạp các ion kim loại Mg2+ trong xử lý các kim loại 
nặng trong nước. Vì vậy, vấn đề nghiên cứu xử lý ion kim loại nặng sử dụng bột 
hydroxyapatit pha tạp Mg (Mg-HAp) là hướng nghiên cứu mới, cần thiết hiện nay, nhằm 
tìm ra chế độ tối ưu, xử lý hiệu quả các ion kim loại nặng trong nước, giảm thiểu ô nhiễm 
môi trường. 
2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 
2.1. Hóa chất 
− Mg(NO3)2, Ca(NO3)2.4H2O, (NH4)2HPO4, NH3 đặc 25-28%, HCl 37%, NaOH 5% là 
các hóa chất tinh khiết của Trung Quốc. 
− Pb(NO3)2 là hóa chất tinh khiết của Merk. 
− Nước cất 2 lần được cất tại phòng thí nghiệm Công nghệ môi trường, Trường Đại 
học Thủ đô Hà Nội. 
2.2. Phương pháp tổng hợp 
Trong đề tài này, bột Mg-HAp được tổng hợp bằng phương pháp kết tủa hóa học, đi từ 
các muối nitrat Ca(NO3)2.4H2O, Mg(NO3)2 và muối amoni (NH4)2HPO4. Các bước thực 
hiện như sau: 
− Pha dung dịch muối chứa các ion Ca2+ và Mg2+ với tổng nồng độ Ca2+ và Mg2+ là 
0,5M, với tỉ lệ [Mg2+]/[Ca2+] = 2/8 hay tỉ lệ [Mg2+]/[Mg2+ + Ca2+] = 2/10. 
− Nhỏ từ từ 112,5 ml dung dịch (NH4)2HPO4 0,3M, tốc độ 1 ml/phút vào dung dịch 
trên (tương ứng với thời gian tổng hợp 2 giờ) dưới tác dụng của khuấy từ (800 vòng/phút) 
gia nhiệt 35oC. pH của dung dịch được điều chỉnh trong khoảng 10-12 trong suốt quá trình 
tổng hợp sử dụng dung dịch NH4OH đặc 28%. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 14/2017 71 
− Sau khi nhỏ dung dịch (NH4)2HPO4 xong, già hóa mẫu 2 giờ dưới tác dụng của 
khuấy từ (800 vòng/phút), lưu mẫu 24 giờ ở nhiệt độ phòng. 
− Lọc rửa kết tủa thu được bằng nước cất nhiều lần. Sau đó sấy ở 80oC trong 48 giờ, 
nghiền mẫu trong cối mã não với lượng 2,3g trong thời gian 60 phút thu được bột Mg-HAp. 
Phương trình phản ứng: 
 (10-x)Ca(NO3)2 + xMg(NO3)2 + 6(NH4)2HPO4 + 8NH4OH → 
 Ca10- xMgx(PO4)6(OH)2+ 20NH4NO3 + 6 H2O (2.1) 
2.3. Phương pháp phân tích 
2.3.1. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 
Phổ hồng ngoại FT-IR dùng để xác định các nhóm chức đặc trưng trong phân tử bột 
Mg-HAp với tỉ lệ [Mg2+]/[Ca2+] = 2/8 hay tỉ lệ [Mg2+]/[Mg2+ + Ca2+] = 2/10, đo trên thiết 
bị FT - IR 6700 của hãng Nicolet tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới. 
2.3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 
Giản đồ nhiễu xạ tia X dùng để xác định cấu trúc pha của bột Mg-HAp được thực hiện 
trên máy SIEMENS D5005 Bruker - Germany của Viện Khoa học vật liệu- Viện Hàn lâm 
Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Các điều kiện đo như sau: bức xạ Cu - Kα với bước 
sóng λ = 0,15406 nm, cường độ dòng điện bằng 30 mA, điện áp 40 kV, góc quét 2θ = 10o - 
70o, tốc độ quét 0,03o/giây. 
2.3.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 
Phương pháp SEM được sử dụng để xác định hình thái học bề mặt của bột Mg-HAp 
đo trên thiết bị kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường, S4800 của hãng Hitachi (Nhật 
Bản), tại Viện Vệ sinh dịch tễ trung ương. 
2.4. Phương pháp xác định hiệu suất tổng hợp bột Mg-HAp 
− Cân mẫu sau tổng hợp trên cân phân tích Precica XR 205SM-DR, Thụy Sỹ để xác 
định khối lượng bột Mg-HAp thực nghiệm (mTN). 
− Từ phương trình (2.1), tính khối lượng bột Mg-HAp thu được theo lý thuyết (mLT). 
− Hiệu suất tổng hợp bột Mg-HAp được tính theo phương trình: 
%100.(%)
LT
TN
m
m
H = (2.2) 
72 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H NỘI 
2.5. Phương pháp xác định hàm lượng ion kim loại nặng Pb2+ 
2.5.1. Điều kiện xử lý ion kim loại nặng Pb2+ 
− Chuẩn bị 50 ml dung dịch Pb(NO3)2 nồng độ 5.10
-3M. Chuẩn pH của dung dịch xử 
lý bằng máy đo pH của Đức, đặt tại phòng thí nghiệm Khoa CNMT, Trường ĐH Thủ đô HN. 
− Xử lý ion Pb2+: Bột Mg-HAp phân tán vào dung dịch chứa ion Pb2+ ở các điều kiện 
khảo sát khác nhau, bao gồm: thời gian tiếp xúc: 5, 10, 15, 30, 40 phút; pH từ 2-5 được 
điều chỉnh bằng dung dịch axit HCl 37%; khối lượng bột: 0,01; 0,02; 0,05; 0,075; 0,1 g; 
nồng độ ion Pb2+ trong dung dịch xử lý: 10-3M; 2,5.10-3M; 5.10-3M; 7,5.10-3M; 10.10-3M. 
Tốc độ khuấy dung dịch trong quá trình xử lý 600 vòng/phút, ở nhiệt độ phòng. 
2.5.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 
Nồng độ ion Pb2+ còn lại trong dung dịch sau xử lý được xác định trên máy hấp thụ 
nguyên tử AAS Thermo Fisher M6 (Britain) tại phòng thí nghiệm trọng điểm, Viện Kỹ 
thuật Nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 
2.5.3. Phương pháp xác định hiệu suất và dung lượng hấp phụ 
Dựa vào đường chuẩn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ ion, xác định 
được nồng độ ion Pb2+ trong dung dịch sau khi được xử lý bằng bột Mg-HAp, từ đó tính 
toán các thông số hiệu suất H (%) và dung lượng hấp phụ Q (mg/g) theo các công thức sau: 
Hiệu suất xử lý: 
(2.3) 
Dung lượng hấp phụ ion kim loại : 
(2.4) 
Trong đó: 
Q: Dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g). 
H: Hiệu suất hấp phụ (%). 
C0: Nồng độ ion kim loại ban đầu (mg/l). 
Ci: Nồng độ ion kim loại tại thời điểm hấp phụ đạt cân bằng (mg/l). 
V: Thể tích dung dịch ion kim loại (l). 
m: Khối lượng bột Mg-HAp (g). 
( ) 100
(%)o i
o
C C
H
C
− ×
=
( )
( / )o i
C C V
Q mg g
m
− ×
=
TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 14/2017 73 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Tổng hợp bột Mg-HAp từ muối nitrat 
Phổ FT-IR của bột Mg-HAp với tỉ lệ [Mg2+]/[Ca2+] = 2/8 hay tỉ lệ [Mg2+]/[Mg2+ + 
Ca2+] = 2/10 được biểu diễn trên hình 3.1. Trên phổ có xuất hiện các pic đặc trưng cho các 
dao động của nhóm -OH và PO4
3- trong phân tử HAp. Pic hấp thụ với cường độ mạnh, vân 
phổ rộng, tù tại số sóng khoảng 3470 cm-1 đặc trưng cho dao động của -OH. Ngoài ra dao 
động của nhóm này còn đặc trưng bởi một số vân phổ ở vị trí số sóng khoảng 1640 cm-1, 
tương ứng cho dao động hóa trị và dao động biến dạng của nhóm –OH. Vùng hấp thụ tại 
1440 cm-1 đặc trưng cho dao động của nhóm cacbonat CO3
2- và pic hấp thụ tại khoảng 
bước sóng 1060 cm-1; 570 cm-1 ứng với dao động biến dạng của nhóm PO4
3-. 
Bảng 3.1. Dao động của các nhóm chức đặc 
trưng trong phân tử Mg-Hap 
Hình 3.1. Phổ FT-IR của bột Mg-HAp với tỉ 
lệ [Mg2+]/[Ca2+] = 2/8 hay tỉ lệ 
[Mg2+]/[Mg2+ + Ca2+] = 2/10 
Nhóm ν (cm-1) [1] 
ν (cm-1) thực 
nghiệm 
ν (OH-) liên kết 3572 3570 
ν3 (PO4
3-) 1087; 1046 1095; 1032 
δ (OH) 630 634,4 
ν2 (PO4
3-) 601; 571 608,9; 570,7 
ν4 (PO4
3-) 474 470,4 
ν (H-O-H) 1640 1644,6 
ν (CO3
2-) 1450; 1420 1461; 1385,5 
P-OH 870 880,8 
Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu bột Mg-HAp với tỉ lệ [Mg2+]/[Ca2+] = 2/8 hay tỉ lệ 
[Mg2+]/[Mg2+ + Ca2+] = 2/10 được thể hiện trên hình 3.2. Kết quả cho thấy, bột Mg-HAp 
thu được có cấu trúc tinh thể, đơn pha của HAp với những pic đặc trưng ở các góc nhiễu xạ 
2θ bằng 25,9º và 31,9º. Pic nhiễu xạ đặc trưng với cường độ lớn nhất ở vị trí góc nhiễu xạ 
2θ = 31,9º tương ứng với mặt phẳng tinh thể có chỉ số Miller (211), pic nhiễu xạ ở vị trí 2θ 
= 25,9º tương ứng với mặt phẳng tinh thể có chỉ số Miller (002). Ngoài ra, còn một số các 
pic đặc trưng khác của HAp với cường độ nhỏ hơn. 
74 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H NỘI 
Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của bột Mg-HAp 
Hình 3.3. giới thiệu hình ảnh SEM của bột Mg-HAp với tỉ lệ [Mg2+]/[Ca2+] = 2/8. 
Quan sát ảnh SEM cho thấy, các tinh thể Mg-HAp có dạng hình trụ nhỏ, kích thước khá 
đồng đều và có bề mặt tương đối xốp, vì vậy vật liệu này có khả năng hấp phụ với dung 
lượng cao. 
Hình 3.3. Hình ảnh SEM của mẫu Mg-HAp với tỉ lệ [Mg2+]/[Ca2+] = 2/8 
3.2. Xử lý ion Pb2+ 
3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc 
Sự biến đổi hiệu suất hấp phụ ion Pb2+ của các loại bột HAp, Zn-HAp và Mg-HAp 
theo thời gian tiếp xúc với ion Pb2+ trong 50ml dung dịch có nồng độ Pb2+ 1,656 g/l, pH5 ở 
25oC theo thời gian được thể hiện trên bảng 3.3 và hình 3.4. Kết quả cho thấy, chỉ trong 5 
phút tiếp xúc, nồng độ ion Pb2+ đã suy giảm nhanh chóng (từ 1,656 g/l xuống còn 0,078 
g/l), đạt hiệu suất 95%. Sau 10 phút, hiệu suất hấp phụ tăng lên 99,9% và đạt giá trị ổn 
định 100% khi thời gian tăng lên 15, 30, 40 phút. Vì vậy, thời gian 15 phút được lựa chọn 
cho các xử lý ion Pb2+ trong các khảo sát tiếp theo. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 14/2017 75 
Bảng 3.3. Nồng độ ion Pb2+ còn lại và 
hiệu suất hấp phụ theo thời gian tiếp xúc 
TT t (phút) C (g/l) H (%) 
1 5 0.078 95.3 
2 10 0.001 99.94 
3 15 0 100 
4 30 0 100 
5 40 0 100 
Hình 3.4. Sự biến đổi nồng độ và hiệu suất hấp 
phụ ion Pb2+ theo thời gian tiếp xúc 
3.2.2. Ảnh hưởng của khối lượng bột Mg-HAp 
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng bột Mg-HAp đến hiệu suất hấp phụ ion 
Pb2+ 1,656 g/l, ở 25oC, pH3, trong thời gian 15 phút được biểu diễn trên bảng 3.4 và hình 
3.5. Khi khối lượng bột Mg-HAp tăng, nồng độ ion Pb2+ còn lại trong dung dịch giảm và 
hiệu suất hấp phụ tăng. Hiệu suất hấp phụ đạt 46,2% khi sử dụng 0,01g bột Mg-HAp. Sau 
đó tăng lên 67,5% khi khối lượng bột Ba-HAp tăng lên 0,02g. Khi khối lượng tăng lên từ 
0,05g đến 0,1g, hiệu suất đạt giá trị ổn định 99,98%. Điều này chứng tỏ rằng, khối lượng 
Mg-HAp 0,05g đủ làm suy giảm hoàn toàn ion Pb2+trong dung dịch. Với kết quả này, khối 
lượng bột Mg-HAp 0,05g được lựa cho các xử lí tiếp theo. 
Bảng 3.4. Nồng độ ion Pb2+ còn lại và hiệu suất 
hấp phụ theo khối lượng bột Mg-HAp 
TT m (g) C (g/l) (%) 
1 0.01 0.891 46.19 
2 0.02 0.0538 67.51 
3 0.05 0.0002 99.98 
4 0.075 0.00018 99.98 
5 0.1 0.00012 99.99 
Hình 3.5. Sự biến đổi nồng độ và hiệu suất hấp 
phụ ion Pb2+ theo khối lượng bột Mg-HAp 
3.2.3. Ảnh hưởng của pH dung dịch 
Bảng 3.5 và hình 3.6 biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion Pb2+. Kết 
quả cho thấy, khi pH dung dịch tăng từ 2-5, hiệu suất hấp phụ ion Pb2+đều đạt giá trị rất 
95
96
97
98
99
100
101
5 15 25 35 45
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0 0.04 0.08 0.12
76 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H NỘI 
cao, xấp xỉ 100%. Để chuẩn pH = 6 và 7, hiện tượng kết tủa xuất hiện ngay khi nhỏ dung 
dịch NaOH vào dung dịch chứa ion Pb2+, chứng tỏ, ion Pb2+ đã tạo kết tủa với ion OH-. 
Như vậy, bột Mg-HAp có khả năng hấp phụ ion Pb2+ với hiệu suất rất cao, trong khoảng 
pH của dung dịch từ 2-5. 
Bảng 3.5. Nồng độ ion Pb2+ còn lại và hiệu 
suất hấp phụ theo pH 
TT pH C g/l) H (%) 
1 2 16.10-4 99,99 
2 3 52.10-5 99,97 
3 4 0 100 
4 5 18.10-5 99,98 
2 3 4 5
80
90
100
110
H
 (
%
)
C (M)
 Hình 3.6. Sự biến đổi nồng độ và hiệu suất 
hấp phụ ion Pb2+ theo pH 
3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ ion Pb2+ 
Kết quả xử lý ion Pb2+ ở các nồng độ khác nhau được biểu diễn trong bảng 3.6 và hình 
3.7. Trong điều kiện xử lý, chỉ với 0,05g bột Mg-HAp đã làm suy giảm hoàn toàn ion Pb2+ 
với nồng độ lên tới 3,31 g/l trong thời gian 15 phút tiếp xúc, một lần nữa khẳng định, bột 
Mg-HAp có khả năng hấp phụ ion Pb2+ trong dung dịch với hiệu suất rất cao. Điều này mở 
ra triển vọng ứng dụng bột Mg-HAp làm vật liệu xử lý các nguồn nước có chứa các ion 
kim loại nặng đạt hiệu quả kinh tế cao và thân thiện với môi trường. 
Bảng 3.6. Nồng độ ion Pb2+ còn lại và hiệu suất 
hấp phụ ở pH5, trong 15 phút, khối lượng bột 
Mg-HAp 0,05g, nhiệt độ 250C 
TT CPb(M) C (g/l) H (%) 
1 0.001 8.10-5 99.98 
2 0.0025 4.10-5 100 
3 0.005 8.10-5 100 
4 0.0075 28.10-5 99.99 
5 0.01 56.10-5 99.98 
0.002 0.004 0.006 0.008 0.010
80
90
100
110
H
 (
%
)
C (M)
Hình 3.7. Sự biến đổi nồng độ và hiệu suất 
hấp phụ ion Pb2+ở pH5, trong 15 phút, khối 
lượng bột Mg-HAp 0,05g, nhiệt độ 250C 
TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 14/2017 77 
4. KẾT LUẬN 
Tổng hợp được bột Mg-HAp đi từ muối nitrat của Mg và Ca tương ứng, với hiệu suất 
tổng hợp đạt 89,3%. Bột Mg-HAp thu được có cấu trúc tinh thể, đơn pha của HAp, dạng 
hình cầu. 
Các kết quả nghiên cứu đã khẳng định được khả năng loại bỏ hoàn toàn ion kim loại 
nặng Pb2+ trong dung dịch nước. Chỉ với một hàm lượng bột rất nhỏ Mg-HAp 0,05g đã loại 
bỏ hoàn toàn ion Pb2+có trong dung dịch nồng độ 10-2M, pH5 trong vòng 15 phút, với tốc 
độ khuấy 600 vòng/phút. 
Kết quả nghiên cứu ban đầu đã mở ra triển vọng ứng dụng bột Mg-HAp trong xử lý 
ion kim loại nặng trong nước, giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt của 
cộng đồng. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Phạm Thị Thu Trang, Nguyễn Thu Phương, Đinh Thị Mai Thanh (2013), "Nghiên cứu tổng 
hợp và đặc trưng hóa lý của nano hydroxyapatit pha tạp magie", Tạp chí Hóa học, T,51(2C), 
Tr, 876-881. 
2. Akemi Yasukawa,Takashi Yokoyama, Kazuhiko Kandori,Tatsuo Ishikawa,"Ion-exchange of 
magnesium–calciumhydroxyapatite solid solution particles with Cd2+ ion", Physicochem. 
Eng.Aspects 317(2008)123–128. 
3. Akemi Yasukawa,1 Manami Nakajima, Kazuhiko Kandori, and Tatsuo Ishikawa (1999), 
"Preparation and Characterization of Carbonated Barium Hydroxyapatites", Journal of Colloid 
and Interface Science212, Pages220–227. 
4. Akemi Yasukawa, Miki Kidokoro, Kazuhiko Kandori, and Tatsuo Ishikawa (1997), 
"Preparation and Characterization of Barium–Strontium Hydroxyapatites", Journal of Colloid 
and Interface Science 191, p, 407-415. 
5. S.Meski, S.Ziani, H.Khireddine (2011), "Factorial design analysis for sorption of zinc on 
hydroxyapatite", Journal of Hazardous Materials (136). 
78 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H NỘI 
Pb2+ HEAVY METAL ION TREATMENT BY Mg2+ ION DOPEP 
HYDROXYAPATITE POWDER (MG-HAP) 
Abstract: Magnesium ion doped hydroxyapatite powder (Mg-HAp) was synthesized from 
nitrate salts: Ca(NO3)2.4H2O, Mg(NO3)2 and (NH4)2HPO4 by chemical precipitation 
method, with performance at 89.3%. Synthesized Mg-HAp powder had applied to treat 
heavy metal ions Pb2+ in aqueous. The effects of factors: time, weight of Mg-HAp 
powder, pH index and Pb2+ ion concentration in solution were studied. The results 
showed that, Mg-HAp powder have the ability to completely remove Pb2+ ion. At pH 
from 2 to 5, with weight of Mg-HAp powder 0,05g, over a period contact minutes 15, Mg-
HAp powder removed completely (performance up to 100%) Pb2+ ion in solution with 
content of Pb2+ ion up to 3,31g/l (more than dozens times the content of Pb2+ ion in 
wastewater that be contaminated). This opened up the prospect of application Mg-HAp 
powder such as a material to remove heavy metal ions in wastewater aiming to achieve 
high economic efficiency and environmental friendliness. 
Keywords: heavy metal, magnesium ion doped hydroxyapatite powder, treatment, 
economic efficiency 

File đính kèm:

  • pdfxu_ly_ion_kim_loai_nang_pb_bang_bot_hydroxyapatite_pha_tap_i.pdf