Luận án Nghiên cứu sử dụng Glucomannan để tổng hợp một số vật liệu và ứng dụng

i 
KGM. Kết quả này phù hợp với các công bố trước đây [26], [51], [156]. 
b. Giản đồ nhiễu xạ tia X 
Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu GO, KGM và KGM/GO-15 được thể hiện 
trên Hình 3.10. 
 Hình 3.10 (B) cho thấy, giản đồ XRD của vật liệu KGM có peak nhiễu xạ 
rộng và yếu tại góc 2θ~19,2o ứng với cấu trúc vô định hình của KGM [51]. Hình 3.10 
Hình 3.9. Ảnh SEM của hydrogel KGM (không chứa GO) (A) và KGM/GO-15 (B) 
(A) (B) 
20 µm 
10 µm 
59 
(A) cho thấy, peak nhiễu xạ của GO ở 2θ ~ 11,36o tương ứng với mặt (001) của tinh 
thể GO [26], trong khi peak nhiễu xạ của hydrogel KGM/GO-15 dịch chuyển về phía 
thấp hơn, với góc nhiễu xạ 2θ~10,4o. Giản đồ XRD của sản phẩm khác hoàn toàn so 
với giản đồ của các nguyên liệu đầu cho thấy có sự tương tác giữa GO và KGM trong 
vật liệu đã tổng hợp [26]. 
c. Phổ hồng ngoại 
Phổ hồng ngoại của vật liệu hydrogel KGM/GO-15, KGM và GO được thể 
hiện trên Hình 3.11. 
(A) 
(B) 2.
1
0
4 
0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 50 60
0
100
200
300
400
500
600
700
 C
ư
ờ
ng
 đ
ộ 
nh
iễ
u 
xạ
 (
cp
s)
 C
ư
ờ
ng
 đ
ộ 
nh
iễ
u 
xạ
 (
cp
s)
 3 GO
10,4
o
11,36
o
19,9
o
A
 GO
Gãc nhiÔu x¹ (§ ¬n vÞ ®o 
o
) Gãc nhiÔu x¹ (§ ¬n vÞ ®o 
o
)
B
KGM/GO 
O 
Góc nhiễu xạ 2θ 0 
Hình 3.10. Giản đồ XRD của mẫu vật liệu hydrogel KGM/GO-15 và mẫu GO (A); 
KGM (B) 
Góc nhiễu xạ 2θ 0 
(B) 
Hình 3.11. Phổ FT-IR của các mẫu vật liệu KGM, GO và hydrogel KGM/GO-15 
KGM/GO 
GO 
KGM 
5
0
%
Đ
ộ
 t
ru
y
ền
 q
u
a 
(%
) 
60 
Kết quả cho thấy, phổ hồng ngoại của các mẫu vật liệu KGM, GO và hydrogel 
KGM/GO-15 đều xuất hiện peak tại số sóng ~3450 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa 
trị của liên kết O-H, tại số sóng ~1734 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của nhóm 
carbonyl (C=O) và tại số sóng ~1631 cm-1 đặc trưng cho liên kết hydro liên phân tử 
[51]. Các peak này có cường độ cao trong phổ FT-IR của GO và KGM. Ngược lại, 
trong phổ FT-IR của hydrogel KGM/GO-15, chúng đều có cường độ yếu hơn, riêng 
peak đặc trưng cho nhóm C=O gần như không rõ nét. Như vậy, số lượng nhóm C=O 
trong sản phẩm giảm đáng kể so với KGM, chứng tỏ phản ứng deacetyl hóa đã xảy 
ra mạnh trong quá trình tổng hợp hydrogel KGM/GO-15. Đồng thời, cường độ peak 
tương ứng đặc trưng cho liên kết hydro (~1631 cm-1) và liên kết O-H (~3450 cm-1) 
trong phổ của sản phẩm đều giảm, như vậy số lượng các liên kết O-H tự do và số 
lượng liên kết hydro giảm, đây là bằng chứng cho thấy các nhóm -OH của KGM và 
GO trong sản phẩm ở trạng thái liên kết với ion Ca2+. 
d. Phổ Raman 
Phổ Raman của các vật liệu KGM, GO và KGM/GO-15 được biểu diễn trên 
Hình 3.12. 
Trong phổ Raman, peak D ở 1380 cm-1 đặc trưng cho dao động mất trật tự, 
biểu thị sự mất trật tự giữa các lớp của vật liệu graphite, peak G ở 1590 cm-1 chủ yếu 
gây ra bởi dao động trong mặt phẳng của các nguyên tử carbon sp2 thể hiện mức độ 
Chuyển dịch Raman (cm-1) 
C
ư
ờ
n
g 
đ
ộ
5
0
0
0 
Hình 3.12. Phổ Raman của các mẫu KGM, GO và KGM/GO-15 
KGM 
GO 
KGM/GO-15 
61 
trật tự và tính hoàn chỉnh của cấu trúc vật liệu graphite. Tỷ số cường độ của peak D 
trên peak G (ID/IG) phản ánh mức độ trật tự của vật liệu graphite [26], [94]. Trên Hình 
3.12, có thể thấy rằng, phổ Raman của các vật liệu hydrogel KGM/GO-15 và GO có 
hai peak đặc trưng cho vật liệu graphene ở số sóng khoảng 1380 cm-1 và 1590 cm-1 
tương ứng với peak D và peak G. Tỷ lệ ID/IG trong GO là ~1,27 trong khi ID/IG trong 
hydrogel KGM/GO là ~1,49, tương ứng với sự giảm trật tự của vật liệu, cho thấy một 
số nhóm chức chứa oxy trong GO đã tham gia vào quá trình khâu mạch [26], [51], [94]. 
Điều này đã chứng tỏ GO có tham gia vào quá trình tạo liên kết ngang trong vật liệu. 
e. Phổ EDX 
Phổ EDX cho biết thành phần nguyên tố trên bề mặt vật liệu. Kết quả phổ EDX 
của vật liệu KGM/GO-15 trên Hình 3.13 cho thấy sự xuất hiện các peak nguyên tố C 
và O với hàm lượng %C = 41,92%; %O = 56,87%. Như vậy trong vật liệu chứa chủ 
yếu các nguyên tố C, O. Ngoài ra còn xuất hiện peak của nguyên tố Ca, với hàm 
lượng %Ca =1,21%. Trong quy trình tổng hợp mô tả trên Hình 2.2, đã rửa và kiểm 
tra dịch rửa bằng Na2CO3 nhiều lần để loại bỏ ion Ca2+ tự do, hàm lượng calcium xác 
định được theo phổ EDX khá lớn nên chủ yếu là calcium tồn tại trong sản phẩm dưới 
dạng tác nhân liên kết trong vật liệu. 
f. Giản đồ phân tích nhiệt (TGA) 
Giản đồ phân tích nhiệt của các mẫu vật liệu hydrogel KGM/GO-15, KGM và 
GO được thể hiện trên Hình 3.14. Quá trình phân hủy vật liệu đi kèm với 3 giai đoạn 
Hình 3.13. Phổ EDX của mẫu vật liệu KGM/GO-15 
Nguyên 
tố 
Phần trăm 
khối lượng (%) 
C 41,92 
O 56,87 
Ca 1,21 
62 
giảm khối lượng. Khối lượng giảm chậm trong khoảng nhiệt độ 80 - 100 ℃ tương 
ứng với quá trình mất nước trong các vật liệu. Ở vật liệu GO, sự giảm khối lượng 
mạnh xảy ra trong khoảng nhiệt độ 180 - 220 ℃ tương ứng với quá trình loại bỏ các 
nhóm chức chứa oxy trên bề mặt, phá vỡ cấu trúc bộ khung của GO; sự giảm khối 
lượng xảy ra chậm hơn nhiều trong khoảng nhiệt độ 220 - 800 ℃ tiếp tục phân hủy 
hay oxy hóa một phần do trong môi trường có oxy của chính vật liệu và đạt đến ổn 
định với hàm lượng carbon khoảng 40%. Đối với KGM, sự giảm khối lượng mạnh 
xảy ra trong khoảng nhiệt độ 300 - 310 ℃ tương ứng với quá trình phân hủy các nhóm 
chức và cấu trúc mạch của KGM, sau đó sự giảm khối lượng xảy ra chậm khi nhiệt 
độ lớn hơn 350 ℃ và ổn định ở 600 ℃ với hàm lượng carbon khoảng 15%. Đối với 
vật liệu hydrogel KGM/GO-15, sự giảm khối lượng mạnh xảy ra trong khoảng nhiệt 
độ 280 - 300 ℃ tương ứng với quá trình phân hủy cấu trúc chính của vật liệu, và ổn 
định ở 800 ℃ với hàm lượng carbon và CaO khoảng 28%. Kết quả phân tích nhiệt đã 
cho thấy GO ở trạng thái tương tác với KGM trong KGM/GO bền hơn so với GO, 
còn KGM trong KGM/GO thì giảm độ bền nhiệt. Quá trình phân hủy cấu trúc chính 
của vật liệu hydrogel KGM/GO-15 và các thành phần ban đầu xảy ra ở các khoảng 
nhiệt độ hoàn toàn khác nhau, chứng tỏ các thành phần này đã tương tác với nhau để 
hình thành pha vật liệu mới. 
Hình 3.14. Giản đồ phân tích nhiệt của GO, KGM và hydrogel KGM/GO-15 
 GM 
GO 
KGM/GO-15 
K
h
ố
i 
lư
ợ
n
g
 g
iả
m
 (
%
) 
63 
g. Điểm đẳng điện 
Giản đồ pHi.e.p trên Hình 3.15 cho thấy vật liệu hydrogel KGM/GO-15 có giá 
trị pH tại điểm đẳng điện là 7,7. Do đó, khi tiến hành thí nghiệm ở môi trường pH < 
7,7, bề mặt vật liệu mang điện tích dương, ngược lại với pH > 7,7, bề mặt vật liệu 
mang điện tích âm. Nếu tiến hành thực nghiệm ở pH > 7,7, bề mặt vật liệu mang điện 
tích âm sẽ thuận lợi cho quá trình hấp phụ MB nói riêng và các chất màu cation nói 
chung. 
3.1.3. Nghiên cứu quá trình hấp phụ MB của hydrogel KGM/GO 
3.1.3.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ MB 
Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ MB của vật liệu hydrogel KGM/GO 
được tiến hành theo các bước ở Mục 2.1.2.3. Phổ UV-Vis các dung dịch MB có pH = 
3; 7; 10 có hình dạng tương tự nhau với cực đại hấp thụ không thay đổi ở λmax = 663 
nm, được thể hiện trên Hình 3.16. 
Dựa vào các giá trị mật độ quang đo được kết hợp với phương trình đường 
chuẩn đã thiết lập, xác định nồng độ Ce của dung dịch sau khi hấp phụ. Từ các giá trị 
Ce, C0 suy ra dung lượng hấp phụ qe tại 3 môi trường pH khác nhau. Dung lượng hấp 
phụ MB của vật liệu hydrogel KGM/GO-15 ở ba môi trường pH = 3, 7, 10 được thể 
hiện trên Hình 3.17. 
Hình 3.15. Giản đồ xác định pHi.e.p của vật liệu hydrogel KGM/GO-15 
64 
Kết quả cho thấy, dung lượng hấp phụ MB của vật liệu tăng lên khi tăng pH 
của môi trường. Vật liệu có điểm đẳng điện tại pH = 7,7, trong môi trường pH = 3, 
điện tử π của thành phần GO trong vật liệu hydrogel KGM/GO-15 sẽ nhận proton của 
môi trường, bề mặt vật liệu mang điện tích dương, khả năng hấp phụ chất màu cation 
MB giảm do hiệu ứng đẩy điện tích. Tương tự trong môi trường pH = 10, bề mặt vật 
liệu hydrogel KGM/GO-15 mang điện tích âm, khả năng hấp phụ MB tăng do hiệu 
ứng hút điện tích. 
3.1.3.2. Động học quá trình hấp phụ MB 
 Tiến hành nghiên cứu động học hấp phụ MB lên vật liệu hydrogel KGM/GO 
theo các bước được trình bày ở Mục 2.1.2.4. Dung lượng hấp phụ MB của vật liệu theo 
thời gian được trình bày trên Hình 3.18. 
Kết quả trên Hình 3.18 cho thấy, các đường hấp phụ MB ở năm nồng độ khác 
nhau có hình dạng giống nhau và có thể chia làm ba giai đoạn. Giai đoạn 1: trong 5 
giờ đầu tiên của quá trình hấp phụ, dung lượng hấp phụ tăng lên rất nhanh, do một 
lượng lớn chất màu cation MB được gắn vào bề mặt của chất hấp phụ một cách nhanh 
chóng. Giai đoạn 2: từ 5 - 15 giờ, dung lượng hấp phụ tăng chậm, do sự khuếch tán 
và lượng tâm tự do hấp phụ giảm. Giai đoạn 3: từ 15 - 30 giờ, dung lượng hấp phụ 
ngừng tăng, lúc này quá trình hấp phụ đạt đến cân bằng. Khi tiến hành tăng nồng độ 
Bước sóng 
(nm) 
Đ
ộ
 h
ấp
 t
h
ụ
Hình 3.16. Phổ UV-Vis của dung dịch 
MB ở các môi trường có pH = 3, 7, 10 
Hình 3.17. Ảnh hưởng của pH đến 
dung lượng hấp phụ MB của hydrogel 
KGM/GO-15 
0
10
20
30
40
50
60
70
3 7 10 pH 
D
u
n
g
 l
ư
ợ
n
g
 h
ấp
 p
h
ụ
 (
m
g
.g
-1
) 
65 
ban đầu của dung dịch MB lên làm tăng động lực của quá trình hấp phụ đồng thời 
cũng làm tăng sự tương tác của phân tử MB với các tâm hấp phụ và kết quả làm tăng 
dung lượng hấp phụ. Kết quả trên đồ thị cho thấy, nồng độ của MB càng cao thì dung 
lượng hấp phụ cân bằng càng lớn. 
Hình 3.18. Dung lượng hấp phụ MB của vật liệu hydrogel KGM/GO-15 theo thời 
gian ở các nồng độ ban đầu khác nhau tại 303K 
 Sử dụng mô hình động học biểu kiến bậc nhất và bậc hai ở dạng phi tuyến để 
nghiên cứu động học quá trình hấp phụ MB lên vật liệu hydrogel KGM/GO-15. 
Từ kết quả thu được trong Bảng 3.1 có thể thấy rằng, tại một giá trị Co xác 
định thì hệ số xác định R2 của phương trình động học bậc hai biểu kiến lớn hơn hệ 
số xác định R2 của phương trình động học bậc nhất biểu kiến. Khi so sánh với giá trị 
dung lượng hấp phụ cân bằng được tính từ nồng độ đầu và nồng độ cân bằng theo 
thực nghiệm 
e,exp
(q ) thì giá trị dung lượng hấp phụ cân bằng theo mô hình động học 
bậc hai 2
e,cal
(q ) ít sai khác hơn so với mô hình động học bậc nhất 1
e ,cal
(q ) . Từ đó có thể 
cho rằng, mô hình động học biểu kiến bậc hai mô tả quá trình hấp phụ MB lên vật 
liệu hydrogel KGM/GO-15 phù hợp hơn so với mô hình động học biểu kiến bậc 
nhất. Kết quả này phù hợp với một số nghiên cứu về hấp phụ của phẩm nhuộm trong 
dung dịch nước [26], [56], [88]. 
66 
Bảng 3.1. Các tham số động học hấp phụ MB lên vật liệu hydrogel GM/GO ở 
các nồng độ khác nhau ở 303 K 
Co 
(mg.L-1) 
Động học bậc nhất biểu kiến Động học bậc hai biểu kiến 
k1.10
2 
(giờ-1) 
1
e,cal
q 
(mg.g-1) 
R2 qe,exp 
 (mg.g-1) 
 k2.10
3 
(g.mg-1.giờ-1) 
2
e,cal
q 
(mg.g-1) 
R2 
20 41,21 47,47 0,965 50,19 10,46 53,30 0,997 
40 53,52 82,34 0,978 86,92 8,36 91,32 0,999 
100 58,81 119,42 0,978 126,13 6,52 131,82 0,999 
150 59,69 138,98 0,973 146,67 5,75 153,08 0,999 
200 63,16 155,80 0,9795 162,98 5,51 171,29 0,999 
(Điều kiện thí nghiệm: mhydrogel GM/GO= 5 mg) 
Kết quả trong Bảng 3.1 cho thấy, khi tăng nồng độ MB, giá trị k2 giảm, nhưng 
dung lượng hấp phụ cân bằng lại tăng. 
Giá trị k2 không phải là hằng số đối với nồng độ, giá trị này giảm khi nồng độ đầu 
của MB tăng. Hằng số tốc độ hấp phụ giảm từ 10,46.10-3 đến 5,75.10-3 g.mg-1.giờ-1 khi 
nồng độ ban đầu tăng từ 20 mg.L-1 đến 150 mg.L-1 và ít thay đổi khi tiếp tục tăng 
nồng độ từ 150 mg.L-1 lên 200 mg.L-1. Nếu nồng độ đầu của MB tăng lên sẽ có sự 
cạnh tranh giữa các phân tử MB trong quá trình di chuyển vào các lỗ trống trong vật 
liệu hydrogel KGM/GO-15 (ảnh hưởng của khuếch tán trong). Kết quả là, làm giảm 
tốc độ di chuyển của các phân tử MB vào trong vật liệu và tốc độ của quá trình hấp 
phụ lên bề mặt mao quản sẽ không tăng kịp với việc tăng nồng độ đầu của MB. Do 
đó tốc độ quá trình hấp phụ sẽ giảm khi nồng độ đầu của MB tăng lên. 
Chu và cộng sự [33] cho rằng, ở nồng độ thấp các phân tử phẩm nhuộm sẽ ưu 
tiên tương tác với các tâm hấp phụ có năng lượng cao theo chiều hướng giảm năng 
lượng tự do Gibbs, tiếp theo chúng sẽ lấp đầy các tâm có năng lượng thấp hơn. Vì 
vậy dung lượng hấp phụ cân bằng tăng lên khi nồng độ tăng. 
67 
Tuy nhiên, trong tất cả các trường hợp, quá trình hấp phụ đều xảy ra theo các 
giai đoạn: Ban đầu rất nhanh, sau đó chậm dần và đạt cân bằng. Mặc dù mô hình động 
học bậc hai mô tả tốt bản chất của quá trình hấp phụ và dữ liệu thực nghiệm nhưng 
nó không thể hiện được sự hấp phụ qua nhiều giai đoạn khác nhau. 
3.1.3.3. Đẳng nhiệt hấp phụ MB lên hydrogel KGM/GO-15 
 Các giá trị DLHP theo mô hình Langmuir và Freundlich xác định theo các 
bước ở Mục 2.1.2.5, kết quả được trình bày ở Phụ lục 4. Từ các giá trị DLHP thực 
nghiệm qe,exp trong Bảng 3.1 và dữ liệu ở Phụ lục 4, đẳng nhiệt hấp phụ theo hai mô 
hình Langmuir và Freundlich được biểu diễn trên Hình 3.19. 
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
40
60
80
100
120
140
160
180
D
u
n
g
 l
-
î
n
g
 h
Ê
p
 p
h
ô
 (
m
g
/g
)
C
0
 (mg/L)
 M« h×nh Langmuir
 M« h×nh Freundlich
D÷ liÖu thùc nghiÖm
Hình 3.19. Đẳng nhiệt hấp phụ MB lên vật liệu hydrogel KGM/GO-15 theo mô 
hình Langmuir và Freundlich 
Các thông số đẳng nhiệt trong Bảng 3.2 cho thấy cả hai mô hình hấp phụ đẳng 
nhiệt Langmuir và Freundlich đều có hệ số xác định cao (R2 > 0,96). Tuy nhiên, mô 
hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có hệ số xác định R2 = 0,997 lớn hơn so với mô 
hình đẳng nhiệt Freundlich (R2 = 0,965), đồng thời dựa trên đường đẳng nhiệt hấp 
phụ trên Hình 3.19 cũng cho thấy phương trình đẳng nhiệt hấp phụ MB phù hợp với 
mô hình Langmuir. Dựa trên kết quả đó, chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng: quá trình 
hấp phụ MB lên vật liệu hydrogel KGM/GO-15 là quá trình hấp phụ đơn lớp, chất 
được hấp phụ hình thành một lớp đơn phân tử và tất cả các tâm hấp phụ trên bề mặt 
chất hấp phụ có ái lực như nhau đối với chất được hấp phụ. Các kết quả này tương 
68 
đồng với công bố của Chen T. và cộng sự [26] khi nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ 
phẩm nhuộm cation xanh malachite lên KGM/GO. 
Bảng 3.2. Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ MB của vật liệu hydrogel 
KGM/GO-15 theo mô hình Langmuir và Freundlich tại 303 K 
Mô hình đẳng nhiệt Freundlich Mô hình đẳng nhiệt Langmuir 
KF 
(mg.g-1.(L.mg-1)1/n) 
n R2 KL (L.mg-1) qmax (mg.g-1) R2 
 16,65 2,33 0,965 0,018 198,69 0,997 
 (Điều kiện thực nghiệm: mhydrogel GM/GO= 5 mg; Thời gian: 15 giờ) 
3.1.3.4. Nhiệt động học của quá trình hấp phụ MB lên hydrogel KGM/GO 
 Từ quá trình thực nghiệm thu được các giá trị Ce, qe, tính các giá trị Kd tương 
ứng. Vẽ đồ thị biểu diễn lnKd theo 1/T (Hình 3.20), tính được các giá trị ΔH0 và ΔS0 
dựa vào độ dốc và đoạn cắt trục tung của đồ thị, từ đó tính được giá trị ΔG0. Các tham 
số nhiệt động theo hằng số cân bằng Kd của quá trình hấp phụ MB lên vật liệu 
hydrogel KGM/GO-15 được thể hiện trên Bảng 3.3. 
0.0031 0.0032 0.0033 0.0034 0.0035
1.75
1.80
1.85
1.90
1.95
2.00
2.05
2.10
ln
 K
d
1/T
d
1394,47
lnK 2,6
T
Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lnKd và 1/T 
69 
Bảng 3.3. Các tham số nhiệt động theo hằng số cân bằng Kd của quá trình hấp 
phụ MB lên vật liệu hydrogel KGM/GO-15 
Kết quả cho thấy giá trị năng lượng tự do Gibbs chuẩn (ΔG0) của quá trình hấp 
phụ MB trên vật liệu hydrogel KGM/GO-15 đều bé hơn không, điều đó chứng tỏ rằng 
trong khoảng nhiệt độ từ 298 - 318 K quá trình hấp phụ MB trên KGM/GO-15 tự xảy 
ra. Khi nhiệt độ tăng, hiệu suất hấp phụ giảm dần. Giá trị năng lượng biến thiên tự do 
Gibbs trên Bảng 3.3 nằm trong phạm vi -20 < ΔG0< 0 kJ/mol, điều này kết luận rằng 
quá trình hấp phụ trên là hấp phụ vật lí [128]. Giá trị của entropy chuẩn (ΔS0) âm, 
chứng tỏ quá trình hấp phụ MB không làm tăng mức độ hỗn loạn của hệ [147]. Đồng 
thời khẳng định rằng quá trình hấp phụ MB lên vật liệu hydrogel KGM/GO-15 là quá 
trình tỏa nhiệt và điều này được chứng minh bằng giá trị âm của hiệu ứng nhiệt chuẩn 
(ΔH0) trên Bảng 3.3. 
3.1.3.5. Tái sử dụng KGM/GO trong hấp phụ MB 
Để nghiên cứu tái sử dụng vật liệu, sử dụng dung môi methanol để rửa giải 
MB đã hấp phụ trên vật liệu KGM/GO-15. Quá trình được thực hiện nhiều lần cho 
đến khi thu được dung dịch rửa giải không màu (Hình 3.21). 
T 
(K) 
Ce 
( mg.L-1) 
qe 
(mg.g-1) 
Kd 1/T 
(K-1) 
ln Kd ΔH0 
(J/mol) 
ΔS0 
(J/mol.K) 
ΔG0 
(J/mol) 
298 7,1421 56,0506 7,8479 0,0034 2,0602 
-11593,6 
-21,6221 
-5150,1865 
303 7,4986 53,5036 7,1351 0,0032 1,9650 -4933,9652 
308 7,8978 49,9104 6,3195 0,0032 1,8436 -4825,8546 
313 8,3759 49,9944 5,9688 0,0031 1,7866 -4717,7440 
318 8,1267 44,7291 5,5040 0,0030 1,7055 -4609,6333 
70 
Khả năng tái sử dụng của vật liệu được xem là một trong những yếu tố quan 
trọng để ứng dụng trong thực tế. Vật liệu hydrogel KGM/GO-15 được tiến hành tái 
sử dụng trong 5 lần và tính hiệu suất hấp phụ sau mỗi lần tái sử dụng thu được kết 
quả như sau: 
Dựa vào kết quả thực nghiệm thu được thể hiện trên Hình 3.22, có thể thấy 
hiệu suất hấp phụ qua các lần tái sử dụng rất cao, giảm nhẹ từ 98,85% - 96,59%. Qua 
5 lần tái sử dụng, cấu trúc khối và khả năng hấp phụ MB của hydrogel KGM/GO-15 
hầu như không thay đổi. 
Bảng 3.4 cho thấy, vật liệu KGM/GO-15 tổng hợp được ở nghiên cứu này có 
dung lượng hấp phụ MB lớn hơn so với một số vật liệu khác như GO/Calcium alginate 
[81], Polyvinyl alcohol/Carboxymethyl cellulose/GO/Bentonite [43]. Một số công bố 
trước đây đã sử dụng hydrogel KGM/GO để hấp phụ các phẩm màu hữu cơ khác 
0
20
40
60
80
100
Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5
q
e 
(m
g/
g)
(m
g/
g)
(m
g
(B) (A) 
Hình 3.21. Dung dịch thu được khi rửa giải MB bằng methanol lần 1 (A) và lần 6 (B) 
Hình 3.22. Biểu đồ biểu diễn dung lượng hấp phụ MB của 
vật liệu hydrogel KGM/GO-15 qua các lần tái sử dụng 
71 
nhau, tuy nhiên hàm lượng GO trong vật liệu còn thấp nên dung lượng hấp phụ đạt 
được chưa cao. 
Bằng cách nghiên cứu một cách hệ thống và khảo sát toàn diện các điều kiện 
thích hợp để tổng hợp vật liệu hydrogel KGM/GO, đã nâng cao hàm lượng GO trong 
vật liệu lên đến 15,0%, dung lượng hấp phụ MB đạt được là 198,69 mg.g-1, cao hơn 
nhiều so với một số công bố trước đây đối với MB và các phẩm màu khác. 
Từ các kết quả thu được chứng tỏ hydrogel KGM/GO-15 tổng hợp được bền 
nhiệt, dễ dàng tái sử dụng, có khả năng hấp phụ tốt MB, có tiềm năng ứng dụng trong 
việc xử lý nước thải chất màu hữu cơ. 
Tiểu kết phần 3.1. 
1. Đã tổng hợp thành công vật liệu KGM/GO với điều kiện thích hợp để có 
khả năng hấp phụ MB cao nhất: hàm lượng GO 15%; nhiệt độ phản ứng 95 oC; thời 
gian phản ứng 8 giờ. Các đặc trưng của vật liệu hydrogel KGM/GO-15 cho thấy GO 
đã tương tác với KGM và cùng tương tác với Ca2+ để tạo thành sản phẩm với pha cấu 
trúc mới khác về hình thái và cấu trúc so với KGM và GO ban đầu. Điểm đẳng điện 
của vật liệu nhận được là pH = 7,7, trước đây chưa được công bố. 
Vật liệu hấp phụ 
Phẩm nhuộm 
Dung lượng hấp phụ 
cực đại (mg.g-1) 
Tài liệu 
tham khảo 
KGM/GO Methyl da cam 93,50 [51] 
KGM/GO Xanh methyl 133,67 [51] 
KGM/GO Xanh malachite 189,96 [26] 
KGM/GO 
GO/Calcium alginate 
Polyvinyl 
alcohol/Carboxymethyl 
cellulose/GO/Bentonite 
Xanh methylene 
Xanh methylene 
Xanh methylene 
198,69 
181,81 
172,41 
Nghiên 
cứu này 
[81] 
[43] 
Bảng 3.4. Dung lượng hấp phụ cực đại của một số vật liệu chứa GO đối 
với một số phẩm màu hữu cơ 
72 
2. Đã nghiên cứu quá trình hấp phụ chất màu hữu cơ MB trong dung dịch nước 
của vật liệu hydrogel KGM/GO-15: pH của môi trường càng tăng, khả năng hấp phụ 
MB của vật liệu hydrogel KGM/GO-15 càng lớn. Đây là quá trình hấp phụ vật lý, tỏa 
nhiệt, tự xảy ra và tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich, trong đó 
mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir phù hợp hơn. Dung lượng hấp phụ cực đại có 
thể đạt đến 198,69 mg.g-1 tính theo phương trình Langmuir ở nhiệt độ 303 K. T