- Với phương pháp điều chế đơn giản, vật liệu ôxit hỗn hợp Fe-Mn có tải trọng hấp phụ cao có thể xử lý hiệu quả asen trong các nguồn nước. - Những hydroxide kim loại kết tủa kéo theo asen theo cơ chế cộng kết - hấp phụ. - Phương pháp hấp phụ Asen có thể được hấp phụ lên bề mặt của các vật liệu hấp phụ như: các hợp chất oxyt sắt, oxyt titan, oxyt silic. - Hiệu suất xử lý của từng loại vật liệu phụ thuộc vào việc sử dụng các chất oxy hoá hỗ trợ quá trình hấp phụ asen. - Quá trình loại bỏ asen bằng cách hấp phụ lên mạt sắt kim loại đã được nghiên cứu ở trong phòng thí nghiệm và áp dụng ngoài hiện trường. - Asen được hấp phụ lên bề mặt sắt ở trạng thái oxi hoá V. - Hydroxyt sắt dạng hạt cũng được sử dụng trong hấp phụ [10]. - Vật liệu này có khả năng hấp phụ cao. - Hấp phụ lên nhôm và các hợp chất của nhôm. - Tuy nhiên, nếu trong nước có các hợp chất của selen, florua, clorua, sulfat , chúng có thể cạnh tranh vị trí hấp phụ.. - Sử dụng quặng mangan dioxit tự nhiên và diatomit tự nhiên cho hiệu quả hấp phụ asen tương đối tốt[5]. - Tại Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam đã tổng hợp MnO2 kích thước nanomet và nghiên cứu sử dụng vào hấp phụ asen trong nước đạt tải trọng 32,79mg asen/gam vật liệu.[4]. - Trao đổi ion Trao đổi ion có thể được xem là một là một dạng đặc biệt của phương pháp hấp phụ. - 1 thì q = qmax mô tả vùng hấp phụ bão hoà. - (khi nồng độ chất hấp phụ nằm trung gian giữa hai khoảng nồng độ trên thì đường biểu diễn phương trình langmuir là một đường cong.. - Đường cong biểu diễn phương trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir. - Để xác định các hằng số trong phương trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir có thể sử dụng phương pháp đồ thị bằng cách chuyển phương trình trên thành phương trình đường thẳng:. - tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu:. - Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt freundlich. - mr : Lượng chất hấp phụ dùng cho 1 lít dung dịch. - KF: hằng số hấp phụ Freundlich, đặc trưng cho khả năng hấp phụ của hệ, phụ thuộc vào nhiệt độ, diện tích bề mặt và các yếu tố khác. - Đường hấp phụ đẳng nhiệt freundlich. - 1/n, OM= lgk ( Giải hấp phụ Giải hấp phụ là quá trình ngược với hấp phụ, tách chất bị hấp phụ trên bề mặt chất rắn ra ngoài dung dịch. - giải hấp phụ dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi với hấp phụ.. - Đối với hấp phụ vật lý để làm giảm khả năng hấp phụ có thể tác động thông qua các yếu tố sau: ã Giảm nồng độ chất bị hấp phụ ở dung dịch để thay đổi thế cân bằng hấp phụ. - Giải hấp phụ là phương pháp tái sinh chất hấp phụ để có thể tiếp tục sử dụng lại nên nó mang đặc trưng về hiệu quả kinh tế. - Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ asen trên vật liệu đã chế tạo - Nghiên cứu loại bỏ asen trong nước ra khỏi vật liệu đã chế tạo 2.2. - Khảo sát khả năng hấp phụ tĩnh của VL1 đối với As(III). - Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As(III) của VL1. - Khảo sát xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ As(III) của VL1. - Khảo sát xác định tải trọng hấp phụ As(III) của VL1 * Cách tiến hành:. - 2.4.4.Khảo sát khả năng hấp phụ tĩnh của VL2 đối với As (III) và As (V). - Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As (III), As (V) của VL2. - Khảo sát xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ asen (III), asen (V) của VL1. - Khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) và As(V) của VL2 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. - Khảo sát khả năng hấp phụ, giải hấp phụ và tái hấp phụ của VL2 đối với As (III), As (V) bằng phương pháp hấp phụ động. - -Hấp phụ: Cho dung dịch asen (III) có nồng độ 500 ppb đi qua cột hấp phụ có thể tích 15ml (ứng với 1 bed-volume) nhồi 6,5gam VL2 với tốc độ trung bình 1,5 ml/phút, cứ 10 bed - volume đem xác định nồng độ asen một lần.. - -Giải hấp phụ: Khi nồng độ dung dịch asen ở đầu ra của cột hấp phu vượt tiêu chuẩn cho phép (>10ppb) ta tiến hành giải hấp asen bằng dung dịch NaOH có nồng độ 0,1N. - Đối với cột hấp phụ asen (III), cứ 30ml (ứng với 2 bed-volume) ta xác định nồng độ asen một lần. - Đối với cột hấp phụ asen (V), cứ 50ml (ứng với 2 bed-volume) ta xác định nồng độ asen một lần. - Tiến hành tái hấp phụ tương tự như hấp phụ ban đầu. - a) ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As(III) của VL1. - Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As (III) của VL1 đươc trình bày trong bảng 8 và hình 11:. - Bảng 8: ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As(III) của VL1. - Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ asen *Nhận xét: Từ kết qủa thực nghiệm ta thấy khả năng hấp phụ đối với asen(III) của VL1 bị ảnh hưởng rõ rệt bởi pH dung dịch trong khoảng khảo sát từ pH=6(9. - -Trong khoảng pH=6(7,5, asen(III) bị hấp phụ khá tốt bởi VL1 và đạt cực đại tại pH=7. - -Khi pH tăng dần từ pH=7 đến pH=9, khả năng hấp phụ asen(III) của VL1 giảm rõ rệt.. - ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ asen(III)của VL1 có thể giải thích như sau:. - Quá trình hấp phụ phụ thuộc chủ yếu vào bản chất bề mặt chất hấp phụ cũng như bản chất của chất bị hấp phụ. - Quá trình hấp phụ As(III) bởi VL1 xảy ra như sau: trước hết As(III) được oxi hoá lên As(V) bằng MnO2 (H3AsO3+MnO2 H3AsO4 + Mn2O3 , Mn2O3 không bề dễ chuyển lại thành MnO2 bởi oxi không khí: Mn2O3+ O2(kk) 2MnO2), sau đó As(V) được hấp phụ trên bề mặt VL1. - ở pH=6(7,5 sắt tồn tại chủ yếu dạng cation Fe(OH)2+ nên chúng có khả năng hút các anion H2AsO4- và HAsO42- thuận lợi quá trình hấp phụ . - Theo xu hướng này, trong môi trường kiềm khả năng hấp phụ As(V) sẽ giảm mạnh, chúng tôi đã tận dụng đặc điểm này để giải hấp asen bằng dung dịch NaOH.. - b) Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ As(III) của VL1. - Kết quả nghiên cứu Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ As(III) của VL1 đươc trình bày trong bảng 8 và hình 14: Bảng 9: Khả năng hấp phụ As(III) của VL1 phụ thuộc vào thời gian. - Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ As(III) của VL1 phụ thuộc vào thời gian. - Từ sau 2h nồng độ asen giảm dần và hầu như không thay đổi, có thể xem 2h là thời gian cân bằng hấp phụ của VL1 đối với asen.. - c) Khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) của VL1 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Từ các kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH, thời gian đạt cân bằng hấp phụ As(III) của VL1, chúng tôi chọn điều kiện pH=7 và thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 2h để tiến hành khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) của VL1 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. - Bảng 10: Kết quả khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) của VL1. - Tải trọng hấp phụ. - Đồ thị sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân bằng của As(III) khi hấp phụ bởi VL1 Hình 16. - Đồ thị sự phụ thuộc Cf / q vào nồng độ cân bằng Cf của As(III) khi hấp phụ bởi VL1. - Nhận xét: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir mô tả tốt quá trình hấp phụ asen của vật liệu. - Từ đồ thị ta có tải trọng hấp phụ cực đại của VL1 là qmax = 108,69 mg/g. - Khảo sát khả năng hấp phụ tĩnh của VL2 đối với As(III) và As(V). - 3.3.1 Khảo sát sự hấp phụ tĩnh của VL2 đối với As(III). - a)ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As(III) của VL2. - Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As (III) của VL2 đươc trình bày trong bảng 11 và hình 17:. - Bảng 11: ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As(III) của VL2. - Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As(III) của VL2. - Từ kết qủa thực nghiệm ta thấy, ở cùng một điều kiện nhiệt độ, thời gian và tốc độ lắc, khả năng hấp phụ asen bị ảnh hưởng rõ rệt bởi pH. - Khả năng hấp phụ tốt nhất tại pH= 7, giảm dần trong môi trường axit và bazơ. - b) Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ As(III) của VL2. - Kết quả nghiên cứu xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ As(III) của VL2 đươc trình bày trong bảng 12 và hình 18:. - Bảng 12: Khả năng hấp phụ As(III) của VL2 phụ thuộc vào thời gian. - Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ As(III) của VL2 phụ thuộc vào thời gian. - c) Khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) của VL2 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. - Từ các kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH, thời gian đạt cân bằng hấp phụ As(III) của VL2, chúng tôi chọn điều kiện pH=7 và thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 2h để tiến hành khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) của VL2 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. - Các kết quả được trình bày trong bảng 13, hình 19 và 20: Bảng 13: Kết quả khảo sát tải trọng hấp phụ As(III) của VL2. - Tải trọng hấp phụ q (mg/g). - Đồ thị sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân bằng của As(III) khi hấp phụ bởi VL2 Hình 20. - Đồ thị sự phụ thuộc Cf / q vào nồng độ cân bằng Cf của As(III) khi hấp phụ bởi VL2. - nhận xét: phương trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir mô tả tốt quá trình hấp phụ asen của vật liệu. - Từ đồ thị ta có tải trọng hấp phụ cực đại của VL2 với As(III) là qmax = 39,84 mg/g.. - 3.3.2 Khảo sát khả năng hấp phụ tĩnh của VL2 đối với As(V). - a)ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As(V) của VL2. - Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As (V) của VL2 đươc trình bày trong bảng 14 và hình 17: Bảng 14: ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As(V) của VL2 pH. - Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As(V) của VL2. - Từ kết qủa thực nghiệm ta thấy, ở cùng một điều kiện nhiệt độ, thời gian và tốc độ lắc, khả năng hấp phụ As(V) bị ảnh hưởng rõ rệt bởi pH. - b) Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ As(V) của VL2. - Kết quả nghiên cứu xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ As(V) của VL2 đươc trình bày trong bảng 15 và hình 22: Bảng 15: Khả năng hấp phụ As(V) của VL2 phụ thuộc vào thời gian Thời gian(h). - Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ As(V) của VL2 phụ thuộc vào thời gian. - c) Khảo sát tải trọng hấp phụ As(V) của VL2 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. - Từ các kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH, thời gian đạt cân bằng hấp phụ As(V) của VL2, chúng tôi chọn điều kiện pH=7 và thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 3h để tiến hành khảo sát tải trọng hấp phụ As(V) của VL2 theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. - Các kết quả được trình bày trong bảng 16, hình 23 và 24: Bảng 16: Kết quả khảo sát tải trọng hấp phụ As(V) của VL2. - Đồ thị sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ q vào nồng độ cân bằng của As(V) khi hấp phụ bởi VL2 Hình 24. - Đồ thị sự phụ thuộc Cf / q vào nồng độ cân bằng Cf của As(V) khi hấp phụ bởi VL2. - Nhận xét: phương trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir mô tả tốt quá trình hấp phụ asen của vật liệu. - Từ đồ thị ta có tải trọng hấp phụ cực đại của VL2 với asen(V) là qmax = 40,16 mg/g. - Khảo sát khả năng hấp phụ, giải hấp phụ, tái hấp phụ của VL2 đối với As(III), As(V) bằng phương pháp hấp phụ động. - 3.4.1.Khảo sát khả năng hấp phụ, giải hấp phụ, tái hấp phụ của VL2 đối với As(III) bằng phương pháp hấp phụ động. - Khả năng hấp phụ As(III) của VL2. - Bảng 17: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ As(III) của VL2 Bed volume