- Một số lý thuyết cơ bản về quá trình hấp phụ. - Nguyên lý chung của phương pháp hấp phụ. - Các đặc tính của chất hấp phụ. - Cân bằng của quá trình hấp phụ trong dung dịch. - Xử lý động học hấp phụ theo mô hình bậc 1 và bậc 2. - Dung lượng hấp phụ. - Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. - Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich. - Khả năng hấp phụ Asen của MnO2. - Khả năng hấp phụ Asen của Sắt hydroxit/oxit. - Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ. - Nghiên cứu xác định hiệu quả hấp phụ. - Quy trình nghiên cứu động học hấp phụ. - Nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt. - Kết quả điều chế vật liệu hấp phụ. - Kết quả nghiên cứu động học hấp phụ As(III) và As(V. - Kết quả nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt As(III) và As(V) trong dung dịch. - Sử dụng phương trình Langmuir để đánh giá khả năng hấp phụ Asen. - Sử dụng phương trình Freundlich để đánh giá khả hấp phụ Asen ở các thí nghiệm. - Dữ liệu nghiên cứu động học hấp phụ As(III) và As(V) của các loại vật liệu (HSHP là hiệu suất hấp phụ. - Dữ liệu nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt xử lý theo phương trình Langmuir. - Các hệ số của phương trình Langmuir đối với cân bằng hấp phụ As(III) của các vật liệu. - Các hệ số của phương trình Langmuir đối với cân bằng hấp phụ As(V) của các vật liệu. - So sánh dung lượng hấp phụ cực đại As(III) và As(V) của các vật liệu. - Dữ liệu nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt xử lý theo phương trình Freundlich. - Các hệ số của phương trình Freundlich đối với cân bằng hấp phụ As(III) của các vật liệu. - Các hệ số của phương trình Freundlich đối với cân bằng hấp phụ As(V) của các vật liệu. - Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir. - Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich. - Đường cong động học hấp phụ As(III) của các loại vật liệu. - Đường cong động học hấp phụ As(V) của các loại vật liệu. - Đồ thị hấp phụ As III của S-FM xử lý theo phương trình Langmuir. - Đồ thị hấp phụ As V của S-FM xử lý theo phương trình Langmuir. - Đồ thị so sánh dung lượng hấp phụ cực đại giữa các loại vật liệu. - Đồ thị hấp phụ As III của S-FM xử lý theo phương trình Freundlich. - Đồ thị hấp phụ As V của S-FM xử lý theo phương trình Freundlich. - Vì vậy trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp hấp phụ để nghiên cứu khả năng xử lý asen của các vật liệu. - Chế tạo các vật liệu hấp phụ sử dụng silicagel làm chất mang bằng phương pháp tạo gel, gồm. - Nghiên cứu động học hấp phụ As(III), As(V) trong dung dịch. - Nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt As(III), As(V) trong dung dịch. - Hấp phụ lên vật liệu có thành phần Mangan dioxit. - Không phải bổ sung thêm hóa chất - Cần thay thế chất hấp phụ. - Một số lý thuyết cơ bản về quá trình hấp phụ 1.5.1. - Có nhiều loại chất hấp phụ và tồn tại ở nhiều dạng cấu trúc khác nhau. - Điểm đẳng điện Quá trình hấp phụ bị ảnh hưởng rất nhiều bởi pH của môi trường. - quá trình hấp phụ xảy ra do tương tác tĩnh điện thông qua lớp điện kép. - Phương trình Langmuir có dạng: mmma1C.Ka1a1+= (8) Trong đó: a - dung lượng hấp phụ của chất hấp phụ ứng với nồng độ C, mg/g. - C - nồng độ chất hấp phụ tại thời điểm cân bằng, mg/l. - K - hằng số hấp phụ Langmuir. - NA là số Avogadro Am là diện tích chiếm chỗ của một phần tử chất bị hấp phụ (phân tử Nitơ 162 Å2, phân tử kryton là 20,2 Å2). - Hiện tượng này được gọi là sự giải hấp phụ. - Với những điều kiện giống nhau, tốc độ quá trình thuận nghịch tương ứng với tỉ lệ nồng độ chất bị hấp phụ trong dung dịch và bề mặt chất hấp phụ. - Khi nồng độ chất bị hấp phụ trong dung dịch ở giá trị cao nhất thì tốc độ hấp phụ cũng lớn nhất. - Khi nồng độ chất bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ càng nhiều thì số phân tử (đã bị hấp phụ) sẽ di chuyển trở lại dung dịch càng nhiều hơn. - ∫рdV (10) 2rp 27độ chất bị hấp phụ trong dung dịch sẽ là một đại lượng không đổi. - cb0CC∆C−= (11) Trong đó: Co : nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu. - Ccb : nồng độ chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng hấp phụ của dung dịch. - Khối lượng chất hấp phụ trên 1g chất hấp phụ được tính theo công thức: ()m.VCCacb0−= (12) Trong đó: m : khối lượng chất hấp phụ (g). - Xử lý động học hấp phụ theo mô hình bậc 1 và bậc 2 1.5.4.1. - Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại những trung tâm xác định. - Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân. - Có cân bằng hấp phụ Whp = Wgh Whp = Khp (1 - θ).C (phản ứng bậc 1). - Với maaθ =ta có: .CK1.CKaammm+= (33) Trong đó : a : dung lượng hấp phụ tại nồng độ C. - am : dung lượng hấp phụ cực đại đơn lớp. - C : nồng độ chất bị hấp phụ lúc cân bằng. - a =mchất bị hấp phụ mchất hấp phụ (32) 33 Km : hằng số cân bằng hấp phụ. - Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 1.5.7. - C: là nồng độ chất bị hấp phụ trong dung dịch ở trạng thái cân bằng, µg/l. - Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Để tính các hằng số trong phương trình Freundlich, ta dùng phương pháp đồ thị. - Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 1.6. - 1/2O2 + H2O → MnO2 + 2H+ As(V) tạo thành sẽ bị hấp phụ trên bề mặt MnO2 hoặc giải hấp trở lại dung dịch. - Điều này chứng tỏ khả năng hấp phụ tốt Asen của các khoáng vật chứa Sắt. - Trên thế giới cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng các hợp chất của Sắt để hấp phụ Asen. - Ngoài các vật liệu nhân tạo, người ta còn sử dụng các khoáng chất của Sắt đã được biến tính để hấp phụ Asen. - chất hút ẩm, làm khô và chất hấp phụ (pha tĩnh) trong phân tích sắc kí. - Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ 2.2.1. - Phương pháp phân tích Asen As trong tất cả các mẫu nghiên cứu (dung dịch ban đầu, dung dịch sau hấp phụ. - Nghiên cứu xác định hiệu quả hấp phụ 2.5.1. - Quy trình nghiên cứu động học hấp phụ Mục đích: đánh giá tốc độ hấp phụ của các vật liệu hấp phụ (kích thước hạt 45 µm < d < 63 µm) đối với dung dịch As (III) và dung dịch As(V) trong môi trường nước có pH = 7 ± 0,1 tại 30oC. - Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ. - 2.5.1.1.Đường động học hấp phụ As (III) Cân khoảng 0,1 g với độ chính xác 0,1 mg chất hấp phụ lần lượt cho vào 5 bình phản ứng chứa 100 ml dung dịch As(III) có nồng độ đầu Co = 500 µg/l, thêm 5ml dung dịch NaNO3 0,2M (để nồng độ NaNO3 trong bình phản ứng là 10-2M ) và điều chỉnh dung dịch về pH = 7 ± 0,1. - Lập đường cong động học, xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ. - Đường động học hấp phụ As(V) Cân khoảng 0,1 g với độ chính xác 0,1 mg chất hấp phụ lần lượt cho vào 5 bình phản ứng chứa 100ml dung dịch As(V) có nồng độ đầu Co = 500 µg/l, thêm 5ml dung dịch NaNO3 0,2M (để nồng độ NaNO3 trong bình phản ứng là 10-2M ) và điều chỉnh dung dịch về pH = 7 ± 0,1. - m là khối lượng chất hấp phụ trên một đơn vị thể tích, g/l. - Nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt 2.5.3.1. - Thí nghiệm hấp phụ đẳng nhiệt As (III) Cân khoảng 0,1 g với độ chính xác 0,1 mg chất hấp phụ lần lượt cho vào 6 bình phản ứng chứa 100 ml dung dịch As(III) có nồng độ đầu từ 100 đến 800 µg/l, thêm 5 ml dung dịch NaNO3 0,2M (để nồng độ NaNO3 trong bình phản ứng là 10-2 M ) và điều chỉnh dung dịch về pH = 7 ± 0,1. - Số liệu hấp phụ được xử lý theo mô hình Langmuir và Freundlich. - Thí nghiệm hấp phụ đẳng nhiệt As (V) Cân khoảng 0,1 g với độ chính xác 0,1 mg chất hấp phụ lần lượt cho vào 6 bình phản ứng chứa 100ml dung dịch As(V) có nồng độ đầu từ 100 đến 800 µg/l, thêm 5ml dung dịch NaNO3 0,2M (để nồng độ NaNO3 trong bình phản ứng là 10-2M ) và điều chỉnh dung dịch về pH = 7 ± 0,1. - Hàm lượng nguyên tố trong các vật liệu tổng hợp Chất hấp phụ Mn. - Kết quả nghiên cứu động học hấp phụ As(III) và As(V) Chúng tôi đã nghiên cứu động học hấp phụ As(III) và As(V) của vật liệu tổng hợp (S, S-F, S-M, S- FM, S-Q), vật liệu tự nhiên CB (quặng CB). - Dữ liệu nghiên cứu động học hấp phụ As(III) và As(V) của các loại vật liệu (HSHP là hiệu suất hấp phụ). - Đường cong động học hấp phụ As(III) của các loại vật liệu C0 (µg/l)t (h)SS-FS-MS-FMS-QCB Hình 3.7. - Kết quả xử lý động học hấp phụ theo mô hình bậc 1 và bậc 2 Động học quá trình hấp phụ As đã được khảo sát trong nghiên cứu trên các vật liệu tổng hợp được trình bày trong mục 2.5.1. - Mô hình động học hấp phụ bậc 1 và bậc 2 được sử dụng đánh giá quá trình đã được trình bày ở mục 2.5.2. - Từ nồng độ As còn lại trong dung dịch, ta xác định được dung lượng hấp phụ tại thời điểm khảo sát. - Kết quả nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt As(III) và As(V) trong dung dịch Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu cân bằng hấp phụ đẳng nhiệt As(III) và As(V) với 5 vật liệu tổng hợp (S, S-F, S-M, S-FM, S-Q), vật liệu tự nhiên (quặng CB) tại 6 nồng độ khác nhau trong khoảng từ 100 ppb đến 800 ppb. - Đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu S-FM Bảng 3.5. - Dữ liệu nghiên cứu hấp phụ đẳng nhiệt xử lý theo phương trình Langmuir Co (µg/l) As III As V C (µg/l) a (µg/g) 1/C 1/a C (µg/l) a (µg/g) 1/C 1/a y = 0,08137x + 0,00062R a1/CS-FM As III Langmuir Hình 3.8. - Đồ thị hấp phụ As III của S-FM xử lý theo phương trình Langmuir 58 Hình 3.9. - Các hệ số của phương trình Langmuir đối với cân bằng hấp phụ As(V) của các vật liệu Chất hấp phụ As (V) Kích thước am(µg/g) Km R2 S 45µm< d
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt