(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước

(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước(Đề tài NCKH) Tổng hợp vật liệu hấp thụ từ tính cho việc loại bỏ các chất màu trong nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN TỔNG HỢP VẬT LIỆU HẤP THỤ TỪ TÍNH CHO VIỆC LOẠI BỎ CÁC CHẤT MÀU TRONG NƯỚC SV2021-31 Thuộc nhóm ngành khoa học: Mơi Trường SV thực hiện: Phạm Như Thuần Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 181500B, Khoa Cơng Nghệ Hóa Học Thực Phẩm Năm thứ: /Số năm đào tạo: Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường Người hướng dẫn: TS Nguyễn Duy Đạt TP Hồ Chí Minh, Tháng 6/ Năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Tổng hợp vật liệu hấp phụ từ tính cho việc loại bỏ chất màu nước - Chủ nhiệm đề tài: Phạm Như Thuần Mã số SV: 18150116 - Lớp: 181500B Khoa: Công nghệ hóa học thực phẩm - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Lớp Khoa Phạm Như Thuần 18150116 181500B Cơng nghệ hóa học thực phẩm Nguyễn Thị Yến Thu 18150115 181500B Cơng nghệ hóa học thực phẩm Nguyễn Thị Lan Hương 18150091 181500A Cơng nghệ hóa học thực phẩm Lê Thị Tuyết Nhung 18150105 181500A Cơng nghệ hóa học thực phẩm - Người hướng dẫn: TS Nguyễn Duy Đạt Mục tiêu đề tài: Trong nghiên cứu này, chúng tơi tổng hợp than sinh học từ tính đầy có khả hấp phụ tốt chất ô nhiễm hữu nước Tính sáng tạo: thu hồi từ tính, có nguồn gốc từ tiền chất thân thiện (αFeOOH) đường sucroza Kết nghiên cứu: Vật liệu hấp thụ từ tính, báo cáo tổng kết Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Đi theo hướng tới lợi ích kinh tế nguyên liệu quen thuộc dễ tìm kiếm, giá thành rẻ nên chọn đường ăn ngày (sucroza) để thực nghiên cứu mà loại đường fuctozo hay glucozo Ở nghiên cứu hướng đến tổng hợp vật liệu hấp phụ từ đường ăn sacroza kết hợp với sắt từ Từ áp dụng vào thực tế để xử lý nước có chứa chất hữu màu hiệu vật liệu thu hồi nhờ từ tính Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Đang hoàn thành thảo Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Trong đề tài này, SV tổng hợp thành công vật liệu hấp phụ từ tính có hiệu hấp phụ màu Methylene Blue cao có khả thu hồi nhờ vào từ tính tái sử dụng Trong nghiên cứu này, lần vật liệu than sinh học hình cầu tổng hợp từ nguồn ngun liệu đường ăn, có tính chất tinh khiết cao có tiềm ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác, đặt biệt y học Do đó, kết đạt nghiên cứu có giá trị khoa học, tảng cho nghiên cứu tương lai Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ tên) TS Nguyễn Duy Đạt LỜI CẢM ƠN Lời cảm ơn muốn dành tới TS Nguyễn Duy Đạt, người hướng dẫn, bảo suốt trình thực nghiên cứu này, bảo định hướng thầy giúp tự tin nghiên cứu giải thích kết cách khoa học xác Tơi xin trân trọng cảm ơn Bộ môn Công nghệ Môi trường – Khoa Công Nghệ Hóa Học Thực Phẩm – Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, tạo điều kiện cho học tập làm nghiên cứu cách thuận lợi Lời cám ơn đặc biệt xin gửi đến phòng KHCN-QHQT- Đại học sư phạm Kỹ Thuật Tp.HCM tổ chức thi vơ bổ ích để bạn sinh viên tự phát triển khả thân, học hỏi, sáng tạo,…đồng thời tạo điều kiện tốt để thực nghiên cứu Mặc dù cố gắng không tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận đóng góp ý kiến chân thành từ q thầy giáo để sản phẩm nghiên cứu hoàn thiện phát triển tốt tương lai TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Sinh viên thực Phạm Như Thuần Nguyễn Thị Yến Thu Nguyễn Thị Lan Hương Lê Thị Tuyết Nhung i TÓM TẮT Nghiên cứu tổng hợp than sinh học từ tính (Fe-Bio) phương pháp nhiệt phân đường sucroza Goethite Trong đường sucroza tổng hợp phương pháp thủy nhiệt, Goethite phịng thí nghiệm điều chế FeCl3 môi trường kiềm Đường sucroza sau nung tạo Biochar Goethite sau nung tạo Fe2O3 (Fe) Tính chất vật liệu hấp phụ phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR), kính hiển vi điện tử quét (SEM), diện tích bề mặt (BET) Quá trình hấp phụ Methylene Blue (MB) vật liệu thực phương pháp hấp phụ mẻ Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ khảo sát thay đổi nồng độ nhiệt độ, pH dung dịch, khả từ tính, thời gian tiếp xúc, tính chất mẫu nước nền, nghiên cứu đánh giá Kết SEM cho thấy vật liệu than sinh học có hình cầu khơng đồng nhất, vật liệu Fe có dạng tinh thể thn dài Qua phân tích FTIR vật liệu cho thấy vật liệu có gốc chức –OH, C=C C-O đặc trưng than sinh học nhóm chức Fe-O Diện tích bề mặt Biochar Fe-Bio 613 m2/g 568 m2/g Khi nung 800oC Biochar Fe-Bio có dung lượng hấp phụ cao nhất, vật liệu Fe nung 700oC có dung lượng hấp phụ cao Kết khảo sát ảnh hưởng pH (2-11) đến trình hấp phụ cho thấy dung lượng hấp phụ cao loại vật liệu đạt pH 8, khảo sát thời gian cho thấy 240 phút đạt cân hấp phụ Biochar, Fe-Bio 300 phút Fe Dung lượng hấp phụ MB tối đa Fe-Bio 476 mg/g, cao so với Biochar Fe Khả hấp phụ than sinh học từ tính MB có đóng góp chế hấp phụ lực Vander Walls, liên kết hydro, tương tác ion-lưỡng cực, tương tác π-π, làm đầy lỗ rỗng Nghiên cứu thành công việc chế tạo than sinh học từ tính, khơng có khả hấp phụ tốt MB mà cịn có khả thu hồi nhờ có từ tính cao ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC .iv DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .ix CHƯƠNG: MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề 2 Mục tiêu Ý nghĩa Nội dung CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nghiên cứu có liên quan nước .5 1.2 Phương pháp hấp phụ .6 1.2.1 Các khái niệm hấp phụ 1.2.2 Dung lượng hấp phụ 1.3 Các đối tượng nghiên cứu .8 1.3.1 Vật liệu hấp phụ .8 1.3.2 Methylene Blue 1.4 Cơ chế hấp phụ .10 iii 1.4.1 Đẳng nhiệt hấp phụ 11 1.4.2 Động học hấp phụ 13 1.4.3 Nhiệt động học trình hấp phụ .15 1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ 16 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG THỰC HIỆN 18 2.1 Phương pháp nghiên cứu 19 2.1.1 Tổng hợp vật liệu 19 2.1.2 Các phương pháp xác định tính chất vật liệu 20 2.2 Thiết bị, dụng cụ hóa chất 21 2.3 Các thí nghiệm 22 2.3.1 Khảo sát bước sóng tối ưu xây dựng đường chuẩn MB theo phương pháp UVVis 22 2.3.2 Khảo sát vật liệu nung tối ưu 22 2.3.3 Khảo sát pH tối ưu 23 2.3.4 Khảo sát thời gian tối ưu 23 2.3.5 Khảo sát ảnh hưởng NaCl 23 2.3.6 Thí nghiệm giải hấp 23 2.3.7 Khảo sát thay đổi nồng độ 23 2.3.8 Thí nghiệm thay đổi nồng độ nhiệt độ 24 2.3.9 Thí nghiệm mơi trường nước khác 24 2.4 Xử lý số liệu 24 2.4.1 Tính tốn dung lượng hấp phụ 24 2.4.2 Tính toán đường đẳng nhiệt 25 2.4.3 Tính tốn đường động học hấp phụ 27 2.4.4 Tính tốn nhiệt động học hấp phụ 29 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 32 3.1 Tính chất vật liệu hấp phụ 33 iv 3.1.1 Phân tích SEM BET vật liệu 33 3.1.2 Phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) 34 3.1.3 Xác định giá trị pHpzc (zero point of charge) 35 3.1.4 So sánh tính chất từ tính than sinh học 36 3.2 Khảo sát bước sóng tối ưu xây dựng đường chuẩn MB theo phương pháp UVVis 36 3.3 Kết thực nghiệm 38 3.3.1 Khảo sát chọn vật liệu tối ưu 38 3.3.2 Khảo sát chọn pH tối ưu 39 3.3.3 Khảo sát chọn thời gian tối ưu 40 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng NaCl 40 3.3.5 Thí nghiệm giải hấp 41 3.3.6 Khảo sát thay đổi nồng độ 42 3.3.7 Thí nghiệm môi trường nước khác 43 3.3.8 Thí nghiệm thay đổi nhiệt độ nồng độ 44 3.4 Đẳng nhiệt hấp phụ động nhiệt học hấp phụ 45 3.4.1 Đẳng nhiệt hấp phụ 45 3.4.2 Nhiệt động học hấp phụ 47 3.4.3 Động học hấp phụ 47 CHƯƠNG: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 KẾT LUẬN 51 KIẾN NGHỊ 51 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Tổng hợp nghiên cứu nước Bảng 3.1: Chỉ tiêu mẫu nước 43 v Bảng 3.2: Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich 46 Bảng 3.3: Các thông số nhiệt động học hấp phụ Biochar, Fe Fe-Bio 47 Bảng 3.4: Các thông số động học Biochar, Fe Fe-Bio 48 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Ảnh hưởng pH đến tính chất ion MB nước 10 Hình 1.2: Cơ chế hấp phụ đề xuất MB lên than sinh học 10 Hình 2.1: Sơ đồ điều chế vật liệu 19 Hình 3.1: Kết chụp SEM (a) Biochar (b) Fe (c) Fe-Bio 33 Hình 3.2: Phân tích phổ hồng ngoại Biochar 34 Hình 3.3: Phân tích phổ hồng ngoại Fe-Bio 34 Hình 3.4: Phân tích phổ hồng ngoại Fe 34 Hình 3.5: Biểu đồ thể giá trị pHpzc 35 Hình 3.6: So sánh từ tính mẫu vật liệu Fe-Bio có nhiệt độ nung từ 200-900oC .36 Hình 3.7: Khảo sát bước sóng hấp thu cực đại MB 37 Hình 3.8: Đường chuẩn MB 37 Hình 3.9: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ theo nhiệt độ nung vật liệu 38 Hình 3.10: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ theo pH mẫu vật liệu 800oC 39 Hình 3.11: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ theo thời gian mẫu vật liệu pH 40 Hình 3.12: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ theo nồng độ NaCl 40 Hình 3.13: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ nhả hấp 41 Hình 3.14: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ theo nồng độ MB 42 Hình 3.15:Biểu đồ thể ảnh hưởng nguồn nước nguồn nước đến dung lượng hấp phụ vật liệu 43 Hình 3.16: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ theo nhiệt độ hấp phụ 44 Hình 3.17: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ theo nhiệt độ hấp phụ 44 Hình 3.18: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ theo nhiệt độ hấp phụ 45 vii giải hấp với 100mL dung dịch Methanol dung lượng giải hấp 15, 17, 10mg/g Hiệu suất giải hấp đạt 9,9% với Fe-Bio, 14,4% Biochar 11% Fe Cả ba dung dịch có khả giải hấp, nhiên, dung dịch HCl có dung lượng giải hấp tương đương với cồn, cao NaOH Nguyên nhân bề mặt vật liệu tích điện âm tạo lực hút khiến ion H+ dung dịch HCl bám vào bề mặt vật liệu, đẩy ion dương MB Lượng MB bị nhả nhiều chứng tỏ vật liệu hấp phụ dung dịch MB liên kết yếu, mà vật liệu Biochar có dung lượng nhả hấp phụ cao nhất, nên Biochar hấp phụ chủ yếu dựa vào lực liên kết yếu Methanol dung môi hữu cơ, MB dung môi hữu cơ, tính chất MB tương đồng với cồn than nên MB dễ bị cồn kéo ngồi Ngồi cịn có trao đổi ion nhóm OH- ion dương dung dịch MB, nhiên, q trình khơng đáng kể nên dung lượng giải hấp NaOH thấp loại chất giải hấp Cũng theo biểu đồ này, ta thấy dung lượng hấp phụ Fe-Bio cao nhất, sau tới Biochar Fe, dung lượng giải hấp Biochar cao loại chất giải hấp, sau đến Fe-Bio Fe Điều giải thích Biochar hấp phụ chủ yếu dựa lực hút tĩnh điện nhiều hơn, mà lực đặc trưng cho lực liên kết yếu Van der Walls Mẫu vật liệu Fe có dung lượng giải hấp thấp nhất, chứng tỏ lực liên kết Fe với MB mạnh nhất, nhiên dung lượng hấp phụ lại thấp Cịn Biochar giải hấp tốt dung lượng hấp phụ lại không Fe-Bio, chứng minh mẫu vật liệu Fe-Bio tốt nhất, tức hấp phụ tốt, lực liên kết không mạnh không yếu Qe (mg/g) 3.3.6 Khảo sát thay đổi nồng độ 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Fe Fe-Bio Biochar 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Nồng độ (mg/L) Hình 3.14: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ theo nồng độ MB 42 Nhìn chung, nồng độ MB tăng dung lượng hấp phụ tăng Dung lượng hấp phụ tăng nhanh nồng độ từ 25 800mg/L sau tăng chậm từ 800mg/L đến 1000mg/L Và tương ứng với thí nghiệm khác dung lượng hấp phụ Fe-Bio > Biochar > Fe 1000mg/L (405mg/g > 325mg/g > 296mg/g) 3.3.7 Thí nghiệm mơi trường nước khác 250 Nước ngầm Nước máy Nước sông Nước cất Qe (mg/g) 200 150 100 50 Biochar Fe Fe-Bio Hình 3.15:Biểu đồ thể ảnh hưởng nguồn nước nguồn nước đến dung lượng hấp phụ vật liệu Bảng 1: Chỉ tiêu mẫu nước Chỉ tiêu Vị trí lấy mẫu Thời gian lấy mẫu Nước cất Nước máy Nước ngầm Nước sông Phịng thí nghiệm khoa cơng Khn viên Kênh rạch nghệ môi trường, ĐHSPKT trường ĐHSPKT Chiếc, quận 12h30 11h ngày 23/7/2020 ngày 23/7/2020 13h ngày 23/7/2020 pH 6,3 7,6 5,7 7,7 Nhiệt độ (oC) 28,9 27,7 29,1 31 Độ dẫn điện (µS/cm) 0,42 2,65 11,63 17,96 Kết hình 3.15 bảng 3.1 cho thấy tạp chất từ nguồn nước có ảnh hưởng đáng kể đến q trình hấp phụ Dung lượng hấp phụ giảm dần theo thứ tự nước cất > 43 nước máy > nước ngầm > nước sông loại vật liệu Độ dẫn điện mẫu nước tăng dần theo thứ tự nước cất < nước máy < nước ngầm < nước sông Dung lượng hấp phụ giảm độ dẫn điện tăng chứng tỏ chất hòa tan nước có ảnh hưởng đến dung lượng hấp phụ MB vật liệu, từ có cạnh tranh chất hịa tan với MB 3.3.8 Thí nghiệm thay đổi nhiệt độ nồng độ ❖ Biochar 400 350 Qe (mg/L) 300 250 200 150 100 50 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Co (mg/L) Hình 3.16: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ theo nhiệt độ hấp phụ Theo hình 3.16, ta thấy dung lượng hấp phụ Biochar nhiệt độ 10oC > 31oC > 42oC Ở mức nồng độ MB từ 25-500 mg/L, tốc độ hấp phụ tăng nhanh chóng, nồng độ đạt 600mg/L, dung lượng hấp phụ bắt đầu bão hòa Qe (mg/L) ❖ Fe 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Co (mg/L) Hình 3.17: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ theo nhiệt độ hấp phụ 44 Hình 3.17 cho thấy dung lượng hấp phụ mẫu vật liệu Fe 10oC cao 31oC 42oC nhiều Dung lượng hấp phụ tăng nhanh nồng độ đầu thấp, sau chững lại bão hịa nồng độ MB 600 mg/L Qe (mg/L) ❖ Fe-Bio 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Co (mg/L) Hình 3.18: Biểu đồ thể dung lượng hấp phụ theo nhiệt độ hấp phụ Tương tự, hình 3.18 cho thấy dung lượng hấp phụ mẫu vật liệu Fe-Bio 10oC > 31oC > 42oC Và dung lượng hấp phụ tăng nhanh mốc nồng độ đầu, sau chững lại bão hịa nồng độ MB 600 mg/L Sau hình 3.16-3.17-3.18, ta thấy dung lượng hấp phụ bão hòa 10oC loại vật liệu cao, theo thứ tự Fe-Bio > Fe > Biochar (430 > 399 > 324 mg/g) Đến 31oC, dung lượng hấp phụ giảm nhẹ theo thứ tự Fe-Bio > Biochar > Fe (399 > 324 > 320 mg/g) Và cuối 42oC, dung lượng hấp phụ giảm theo thứ tự Fe-Bio > Biochar > Fe (373 > 286 > 275 mg/g) Hiệu suất trình hấp phụ loại vật liệu thông thường theo thứ tự Fe-Bio > Biochar > Fe, nhiên 10oC dung lượng hấp phụ Fe lại vượt trội so với Biochar Việc giảm Qe tăng nhiệt độ cho thấy lực liên kết yếu, liên kết vật lý đóng vai trị quan trọng Ngồi tăng nhiệt độ, lỗ rỗng vật liệu bị nở rộng ra, giải phóng MB bị hấp phụ nên dung lượng hấp phụ bị giảm đi, điều cho thấy ccheespore filling có vai trị q trình hấp phụ 3.4 Đẳng nhiệt hấp phụ động nhiệt học hấp phụ 3.4.1 Đẳng nhiệt hấp phụ 45 Bảng 3.2: Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich Langmuir Vật liệu KL (L/mg) Freundlich Qmax (mg/g) KF R2 (mg/g)/(mg/L)n n R2 Biochar 283 0,01370 384,62 0,9851 26,79 2,40 0,8937 304 0,00935 370,37 0,9803 19,87 2,24 0,9359 315 0,00450 384,62 0,9364 7,58 1,74 0,9424 283 0,01131 476,19 0,9758 27,48 2,23 0,8948 304 0,00698 384,62 0,9629 19,62 2,31 0,9268 315 0,00525 344,83 0,9612 9,47 1,90 0,9469 283 0,01368 476,19 0,9872 34,11 2,42 0,9437 304 0,00703 476,19 0,9645 24,45 2,32 0,9434 315 0,00459 476,19 0,9608 10,57 1,80 0,9855 Fe Fe-Bio Từ bảng trên, ta nhận thấy hệ số tương quan mơ hình Freundlich hầu hết nhỏ mơ hình Langmuir với hệ số tương quan R2 tối thiểu 0,89 Freundlich 0,93 Langmuir tất nhiệt độ khảo sát, nên mô hình Langmuir có phù hợp tốt với hấp phụ đẳng nhiệt loại vật liệu MB Khi tăng nhiệt độ từ 283 đến 315 K, Qmax Biochar thay đổi từ 384-370-384 mg/g KL giảm từ 0,014 đến 0,004 L/mg, Qmax Fe giảm từ 476 đến 345 mg/g KL thay đổi khoảng từ 0,004-0,007-0,005 L/mg, đặc biệt mẫu vật liệu Fe-Bio có Qmax khơng đổi 476 mg/g KL giảm từ 0,014 đến 0,004 L/mg Sự thay đổi khả hấp phụ MB vật liệu 46 theo nhiệt độ tính chất bề mặt chất hấp phụ thay đổi hay chất trình hấp phụ thu hay tỏa nhiệt So với kết công bố nghiên cứu khác (trong chương mục 1.1), than sinh học từ tính Fe-Bio có giá trị Qmax cao hẵn 3.4.2 Nhiệt động học hấp phụ Bảng 3.3: Các thông số nhiệt động học hấp phụ Biochar, Fe Fe-Bio Vật liệu Biochar Fe Fe-Bio Go T (K) KC 283 242641,44 -29,35 304 165655,10 -29,77 315 79787,50 -29,99 283 200414,51 -28,74 304 123666,34 -29,57 315 92972,29 -30,01 283 242325,29 -29,21 304 124487,73 -29,53 315 81304,77 -29,70 (kJ/mol) Ho So (kJ/mol.K) (kJ/mol.K) -23,76 0,0198 -17,58 0,0394 -24,89 0,0153 Từ bảng 3.3 nhận thấy trình hấp phụ MB loại vật liệu trình tự diễn (∆Go < 0) nhiệt độ khảo sát từ 283-304-315 K Giá trị ∆Ho < chứng tỏ trình hấp phụ trình tỏa nhiệt loại vật liệu Biochar, Fe Fe-Bio Khi tăng nhiệt độ, dung lượng hấp phụ giảm chứng tỏ trình hấp phụ diễn dựa vào lực liên kết yếu Giá trị ∆So > chứng tỏ mức độ hỗn độn vật liệu cao, nên tiếp xúc chất hấp phụ chất bị hấp phụ nhiều, chứng tỏ hệ hấp phụ diễn thuận lợi 3.4.3 Động học hấp phụ 47 Bảng 3.4: Các thông số động học Biochar, Fe Fe-Bio Mơ hình động học bậc Mơ hình động học bậc Mơ hình Elovich Vật Phương trình liệu tuyến tính Fe-Bio y=-0,0053x+1,7009 Biochar qe (mg/L) k1 (min-1) 0,7732 50,223 0,0122 154,24 y=-0,0076x+1,8568 0,9097 71,912 0,0175 119,34 Fe y=-0,0043x+1,6633 0,9120 46,057 0,0099 83,77 Vật liệu Phương trình tuyến tính R2 qe k2 Qthực (mg/L) (g/mg.min) nghiệm Fe-Bio y=0,0064x+0,0347 0,9998 156,25 0,0012 154,24 Biochar y=0,0083x+0,0643 0,9998 120,48 0,0011 119,34 Fe y=0,0118x+0,1626 0,9993 84,746 0,0009 83,77 Vật liệu Phương trình tuyến tính R2  (mg/g.phút)  (mg/g) Fe-Bio y=0,9055x+98,692 0,9406 1,1043 1,95× 1047 Biochar y=14,906x+33,295 0,9333 0,0671 139 Fe y=8,931x+27,525 0,9342 0,1120 195 R2 Qthực nghiệm Từ bảng 3.4 cho thấy mơ hình biểu kiến động học bậc có hệ số tin cậy lớn nhiều so với mơ hình bậc Ngồi ra, dung lượng hấp phụ tính tốn theo động học bậc có giá trị gần với thực nghiệm chênh lệch không đáng kể, kết mơ hình động học bậc lại khác lớn Từ cho mơ hình động học biểu kiến bậc hai mơ tả trình hấp phụ MB phù hợp so với mơ hình biểu kiến bậc Điều cho thấy q trình hấp phụ vừa mang tính chất vật lý vừa mang tính chất hóa học (Ji et al., 2019) Kết tương đồng với kết 48 cơng trình nghiên cứu hấp phụ MB tác giả khác (Ji et al., 2019; Hoàng&Lê, 2017) Tuy nhiên, kết bảng 3.4 cho thấy giá trị k2 số vật liệu Hằng số tốc độ phản ứng k2 Fe-Bio < Biochar < Fe chứng tỏ khả hấp phụ Fe-Bio nhanh Biochar nhanh Fe Điều cho thấy hấp phụ MB vật liệu trình phức tạp chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố, đặc biệt cấu trúc vật liệu hấp phụ 49 CHƯƠNG: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 CHƯƠNG: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua đề tài “Nghiên cứu khả hấp phụ methylene blue than sinh học từ tính từ đường sucroza” này, chúng tơi điều chế than sinh học từ tính từ đường sucroza thành công khảo sát số tiêu chí q trình hấp phụ Diện tích bề mặt vật liệu 613 m2/g, 568 m2/g 26 m2/g tương ứng với mẫu vật liệu Biochar, FeBio Fe Qua phân tích FTIR vật liệu cho thấy vật liệu Fe-Bio có nhóm chức –OH, C=C C-O đặc trưng than sinh học nhóm chức Fe-O Các mẫu vật liệu nung 800oC có khả hấp phụ MB tốt nhất, đạt hiệu suất 80% dung lượng hấp phụ cực đại phút đầu vật liệu Fe-Bio Giá trị pH tối ưu trình hấp phụ MB Dung lượng hấp phụ MB cao 10oC loại vật liệu, tăng nhiệt độ dung lượng hấp phụ giảm Vật liệu than sinh học từ tính có dung lượng hấp phụ tối đa theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir 476,19 mg/g, mẫu vật liệu nung đến 800oC có từ tính mạnh (chỉ 26 giây hút vật liệu mơi trường nước) Q trình hấp phụ MB loại vật liệu trình tự diễn biến (Go