Đồ án nghiên cứu tổng hợp zeolite zsm 5 từ cao lanh và khảo sát khả năng hấp phụ amoni trong nước

Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ZEOLITE ZSM-5 TỪ CAO LANH VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ AMONI TRONG NƯỚC Trình độ đào tạ

TỔNG QUAN

Hiện trạng ô nhiễm amoni và một số phương pháp xử lí

1.1.1 Nguồn gốc và hiện trạng ô nhiễm amoni trong nước ở Việt Nam a Sơ lược về amoni

Amoni tồn tại dưới hai dạng: không ion hóa (NH3) và ion hóa (NH4+) Chất này xuất hiện trong môi trường chủ yếu do các quá trình chuyển hóa nông nghiệp, công nghiệp và từ việc khử trùng nước bằng cloramin Nguồn gốc ô nhiễm amoni trong nước chủ yếu liên quan đến các hoạt động nông nghiệp và công nghiệp.

Nitơ trong hệ thủy sinh tồn tại dưới nhiều dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ, với các dạng vô cơ cơ bản như nitrat, nitrit và amoniac Nitrat là muối nitơ vô cơ phổ biến trong môi trường được sục khí đầy đủ, trong khi nitrit chỉ xuất hiện trong điều kiện đặc biệt Amoniac tồn tại chủ yếu trong điều kiện kỵ khí, hòa tan trong nước tạo thành hyđrôxit amoni và phân ly thành ion amoni và ion hyđrôxit Quá trình oxi hóa có thể chuyển đổi tất cả các dạng nitơ vô cơ thành ion nitrat, trong khi quá trình khử chuyển hóa chúng thành dạng nitơ.

Ô nhiễm nitơ trong nước mặt chủ yếu xuất phát từ các hoạt động của con người, bao gồm sinh hoạt, đô thị hóa, công nghiệp, nông nghiệp và giao thông vận tải thủy.

1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm amoni ở Việt Nam [3]

Theo nhiều báo cáo và hội thảo khoa học, ô nhiễm amoni trong nước ngầm đã được phát hiện ở nhiều vùng trên cả nước Tại thành phố Hồ Chí Minh, quan trắc gần đây cho thấy tình trạng nước ngầm ở khu vực ngoại thành ngày càng xấu đi Cụ thể, vào năm 2011, nước ngầm tại trạm Đông Thạch (huyện Hóc Môn) có mức ô nhiễm amoni lên tới 68,73 mg/l, gấp 1,9 lần so với năm 2005.

Khu vực đồng bằng Bắc Bộ là nơi bị ô nhiễm nước ngầm nặng nề nhất tại Việt Nam, với xác suất nguồn nước nhiễm amoni vượt tiêu chuẩn nước sinh hoạt (3mg/l) lên đến 70 - 80% Nhiều nguồn nước ngầm còn chứa hợp chất hữu cơ, với độ oxi hóa đạt từ 30 - 40mg O2/l Điều này cho thấy phần lớn nguồn nước ngầm đang sử dụng không đạt tiêu chuẩn về amoni và các hợp chất hữu cơ.

1.1.3 Ảnh hưởng của amoni đối với sức khỏe con người [19]

Amoni không ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, nhưng trong quá trình khai thác, lưu trữ và xử lý, nó có thể chuyển hóa thành nitrit (NO2 -) và nitrat (NO3 -), những chất độc hại có khả năng gây ung thư do có thể chuyển hóa thành nitrosamin Do đó, quy định nồng độ nitrit cho phép trong nước sinh hoạt được đặt ra ở mức rất thấp để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Khi tiêu thụ nước chứa nitrit, cơ thể hấp thu nitrit vào máu, làm giảm khả năng lấy oxy của hemoglobin, dẫn đến tình trạng thiếu máu và xanh da, đặc biệt nguy hiểm cho trẻ sơ sinh dưới sáu tháng tuổi, có thể làm chậm sự phát triển và gây bệnh hô hấp Đối với người lớn, nitrit kết hợp với axit amin trong thực phẩm tạo ra nitrosamin, có khả năng gây tổn thương tế bào và ung thư Nghiên cứu cho thấy việc cho chuột và thỏ ăn uống với hàm lượng nitrit vượt ngưỡng cho phép đã dẫn đến sự hình thành khối u ở gan, phổi và vòm họng Các hợp chất nitơ trong nước có thể gây ra nhiều bệnh nguy hiểm, trong đó nitrat có thể gây thiếu vitamin và kết hợp với amin để tạo ra nitrosamin, là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi.

Bảng 1.1: Giới hạn nồng độ các hợp chất của nitơ trong nước uống [19]

STT Chỉ tiêu Giới hạn tối đa Đơn vị

1 Hàm lượng amoni tính theo NH4 + 1,5 mg/l

1.1.4 Một số phương pháp xử lí amoni [19] a Phương pháp clo hóa

Clo là một chất oxi hóa mạnh có khả năng oxi hóa amoni và amoniac thành N2 ở nhiệt độ phòng Khi hòa tan trong nước, clo có thể tồn tại dưới dạng HClO hoặc ion ClO- tùy thuộc vào pH của nước, do các phản ứng hóa học diễn ra.

Khi trong nước có NH4 + sẽ xảy ra các phản ứng sau:

HClO + NH 3  H 2 O + NH 2 Cl (Monicloramin) (1.3) HClO + NH 2 Cl  H 2 O + NHCl 2 (Dicloramin) (1.4) HClO + NH 2 Cl  H 2 O + NCl 3 (Tricloramin) (1.5) Nếu có clo dư sẽ xảy ra phản ứng phân hủy các cloramin

Lúc này lượng clo dư trong nước sẽ giảm tới số lượng nhỏ nhất vì xảy ra phản ứng phân hủy cloramin b Phương pháp kiềm hóa và làm thoáng

Amoni trong nước tồn tại dưới dạng cân bằng: Đồ án thiết kế

Ở pH = 7, lượng khí NH3 rất nhỏ so với ion amoni, nhưng khi nâng pH lên 9,5, tỷ lệ [NH3]/[NH4 +] đạt 1, và việc tăng pH sẽ làm cân bằng chuyển về phía tạo thành NH3 Áp dụng các kỹ thuật sục khí hoặc thổi khí sẽ khiến NH3 bay hơi theo định luật Henry, làm dịch chuyển cân bằng về phía phải.

Trong thực tế pH phải nâng lên xấp xỉ 11, lượng khí cần để đuổi ở mức 16000 m 3 không khí/m 3 nước và quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường

Phương pháp xử lý nước thải này gặp khó khăn trong việc giảm nồng độ NH4+ xuống dưới 1,5 mg/l, do đó hiếm khi được sử dụng cho nước cấp Để khắc phục nhược điểm của clo hóa điểm đột biến, ozon có thể được sử dụng kết hợp với xúc tác bromua (Br-) như một tác nhân oxi hóa thay thế.

Việc xử lý NH4+ bằng O3 trong sự hiện diện của Br- diễn ra theo cơ chế tương tự như phương pháp xử lý bằng clo Dưới tác động của O3, Br- được oxi hóa thành BrO- thông qua phản ứng hóa học.

+  HBrO + O 2 (1.9) Phản ứng oxi hóa NH4 + được thực hiện bởi ion BrO - giống như của ion ClO-:

NH 2 Br + HBrO  NH 2 Br 2 + H2O (1.11)

NH 2 Br + NHBr 2  N 2 + 3Br - + H + (1.12) Đồ án thiết kế Đây chính là điểm tương đồng của hai phương pháp clo hóa và ozon hóa xúc tác

Br d Phương pháp trao đổi ion

Quá trình trao đổi ion là một phản ứng hóa lý thuận nghịch, diễn ra giữa các ion trong dung dịch điện ly và các ion trên bề mặt hoặc bên trong pha rắn Quá trình này tuân thủ các định luật bảo toàn điện tích và có thể được mô tả qua phương trình trao đổi ion tổng quát.

Trong đó AX là chất trao đổi anion, CY là chất trao đổi cation

Phản ứng trao đổi là một phản ứng thuận nghịch, chiều thuận được gọi là chiều trao đổi, chiều nghịch được gọi là chiều phản ứng tái sinh

Ví dụ về phản ứng sử dụng nhựa trao đổi ion:

+ (1.15) e Phương pháp sinh học Ở phương pháp sinh học gồm có hai quá trình nối tiếp nhau là nitrat hóa và khử nitrat hóa như sau:

Quá trình chuyển hóa về mặt hóa học được viết như sau:

NO 2 - + 0,5O 2  NO 3 - (1.17) Đồ án thiết kế

NH 4 + + 2O 2  NO 3 - + 2H + + H 2 O (1.18) Đầu tiên, amoni được oxi hóa thành các nitrit nhờ vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrosospire, Nitrosococcus, Nitrosolobus Sau đó các ion nitrit bị oxi hóa thành nitrat nhờ các vi khuẩn Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus Các vi khuẩn nitrat hóa Nitrosomonas và Nitrobacter thuộc loại vi khuẩn tự dưỡng hóa năng Năng lượng sinh ra từ phản ứng nitrat hóa được vi khuẩn sử dụng trong quá trình tổng hợp tế bào Nguồn cacbon để sinh tổng hợp ra các tế bào vi khuẩn mới là cacbon vô cơ Ngoài ra chúng còn tiêu thụ mạnh O 2

Quá trình khử nitrat hóa là bước quan trọng trong việc loại bỏ nitrat khỏi nước, diễn ra sau giai đoạn nitrat hóa amoni Quá trình này nhờ vào các vi sinh vật dị dưỡng trong điều kiện thiếu không khí, giúp chuyển hóa nitrit và nitrat thành khí N2 Phương pháp hấp phụ cũng là một kỹ thuật hiệu quả trong việc xử lý nitrat trong nước.

Phương pháp hấp phụ sử dụng lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, trong đó các chất bị hấp phụ được giữ lại trên bề mặt của chất hấp phụ Nhờ vào cơ chế này, quá trình lọc diễn ra hiệu quả.

Cao lanh (kaolinite)

1.2.1 Sơ lược về khoáng kaolinite Ở Việt Nam cao lanh có ở Yên Bái, Hải Dương, Vĩnh Yên, Hà Giang, Phú Thọ, Lâm Đồng, Bình Dươnng …với trữ lượng lớn và chất lượng khá tốt Thành phần chính của cao lanh là khoáng vật kaolinite, có công thức hóa học đơn giản là

Kaolinite, với công thức hóa học Al2O3.2SiO2.2H2O hay Al4(Si4O10)(OH)8, là khoáng vật phổ biến nhất trong tự nhiên và là thành phần chính của các loại đất sét Ngoài kaolinite, cao lanh còn chứa một số khoáng chất khác như Fe2O3, TiO2, K2O, CaO, và Na2O với hàm lượng nhỏ Cao lanh nguyên khai cũng có thể chứa các khoáng vật như haloysit, phlogopit, hydromica, felspat, α-quart, và pyrit, tuy nhiên, hàm lượng của chúng rất ít.

Cao lanh là nguyên liệu quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm vật liệu xây dựng, sản xuất gốm sứ và công nghiệp in Gần đây, cao lanh đã thu hút sự chú ý như một nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất zeolite, được sử dụng trong các ứng dụng trao đổi ion, hấp phụ và làm chất xúc tác trong hóa học và môi trường.

1.2.2 Cấu trúc của khoáng kaolinite

Khoáng kaolinite có cấu trúc lớp, mỗi lớp bao gồm một tấm tứ diện SiO4 4- và một tấm bát diện Al(OH)3 6- Tại vị trí đỉnh chung, OH- được thay thế bằng ion O2- của tứ diện, tạo ra bề mặt cạnh nhau với các ion khác nhau: ion O2- và ion OH- Giữa hai mặt lớp có liên kết hydro giúp giữ chặt các lớp lại với nhau Kích thước hạt của kaolinite tương đối lớn, dẫn đến độ dẻo thấp của khoáng này.

Hình 1.1: Sơ đồ không gian mạng lưới cấu trúc kaolinite

1.2.3 Các tính chất đặc trưng cơ bản của kaolinite a Tính chất trao đổi ion

Kaolinite có tính chất trao đổi anion và cation vào trong mạng tinh thể của mình

Sự trao đổi cation được nghiên cứu nhiều hơn và có khả năng ứng dụng rộng rãi hơn so với anion, với các cation thường gặp như Ca2+, Mg2+, NH4+, Na+, K+ và H+ Trong khi đó, các anion thường được trao đổi bao gồm SO42-, Cl-, PO43- và NO3- Dung lượng trao đổi, được đo bằng mili đương lượng trao đổi trên 100 gam mẫu, cho thấy cation trao đổi (CEC) và anion trao đổi (AEC) của kaolinite rất nhỏ, với CEC khoảng 3-15 meq/100g và AEC khoảng 20,3 meq/100g.

Bề mặt kaolinite được phân chia thành bề mặt trong và bề mặt ngoài, với CEC ở bề mặt ngoài phụ thuộc vào sự gãy liên kết và khuyết tật bề mặt, cũng như kích thước hạt Ngược lại, CEC ở bề mặt trong phản ánh điện tích âm chưa cân bằng trong cấu trúc Dung lượng trao đổi ion, đặc biệt là CEC, cho biết số lượng ion hoặc cation hấp phụ giữa các lớp cấu trúc và trên bề mặt ngoài của kaolinite Hình 1.2 minh họa vị trí trao đổi ion ở cả hai bề mặt của hạt kaolinite.

Hình 1.2: Các vị trí trao đổi ion khác nhau đối với hạt kaolinite b Tính chất hấp phụ

Kaolinite có khả năng hấp phụ hạn chế, với độ hấp phụ chỉ đạt từ 1 đến 3%, chủ yếu diễn ra trên bề mặt Vì vậy, kaolinite không được coi là chất hấp phụ có giá trị.

1.2.4 Những biến đổi trong cấu trúc kaolinite khi nung

Nghiên cứu sự biến đổi cấu trúc kaolinite khi nung là cơ sở cho ứng dụng của kaolinite trong ngành công nghiệp vật liệu và hóa chất Nước trong cấu trúc khoáng sét được chia thành ba loại: (1) nước hấp phụ trong lỗ xốp và xung quanh các hạt khoáng; (2) nước ở dạng hydrat, xen kẽ giữa các lớp khoáng; và (3) nước nằm trong các khe giữa các đơn vị cấu trúc Trong đó, loại nước hấp phụ (1) sẽ tiêu tốn ít năng lượng nhất khi loại bỏ.

Các phân tử nước loại (1) trong kaolinite bao gồm nước hấp phụ bề mặt và nước trong lỗ xốp, dễ dàng bị mất khi nhiệt độ tăng từ 100 đến 150 oC Khi kaolinite bị nung nóng đến khoảng 550 – 700 oC, nước trong cấu trúc (nhóm OH trong mạng lưới) sẽ dần mất đi, dẫn đến sự phá vỡ cấu trúc của kaolinite.

900 o C thì cấu trúc tinh thể kaolinite bị sập hoàn toàn Đồ án thiết kế

Việc xác định sự mất dần các nhóm OH ở các vị trí được thực hiện thông qua phương pháp nhiệt vi sai (DTA) Đồng thời, phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) cho thấy rằng khi nung kaolinite, trọng lượng giảm theo sự tăng nhiệt độ, cho thấy lượng mất mát khi nung.

Hình 1.3: Vị trí các nhóm OH trong cấu trúc kaolinite

Bình Dương, một tỉnh thuộc vùng Đông Nam Bộ của Việt Nam, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, nổi bật với nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú Tỉnh có nhiều loại tài nguyên như đất, rừng, mỏ quặng và khoáng sản, trong đó nguyên vật liệu xây dựng, cao lanh và đá vôi được xem là những khoáng sản quan trọng và có triển vọng nhất.

Cao lanh Bình Dương sử dụng trong đề tài được cung cấp bởi doanh nghiệp tư nhân Phúc Thịnh.

Zeolite

1.3.1 Sơ lược về lịch sử và sự phát triển của zeolite [5]

Zeolite, một khoáng chất được phát hiện lần đầu vào năm 1756 bởi nhà hóa học Thụy Điển Bronstedt, đã có lịch sử hơn 3 thế kỷ Tên gọi "zeolite" xuất phát từ tiếng Hy Lạp, trong đó "zeo" có nghĩa là sôi và "lithot" có nghĩa là đá, do đó zeolite còn được biết đến với tên gọi là đá sôi.

Zeolite đã được phát hiện từ lâu, nhưng chỉ đến những năm 1960, nó mới được nghiên cứu một cách sâu sắc và phát hiện ra nhiều ứng dụng hữu ích và đa dạng.

Các zeolite được ứng dụng rộng rãi và đã thực sự có tầm quan trọng lớn lao trong khoa học và kỹ thuật

Trong số các loại zeolite hiện có, nhiều loại zeolite tự nhiên và tổng hợp đã được nghiên cứu kỹ lưỡng về thành phần, tính chất ứng dụng và cấu trúc mạng tinh thể, bao gồm zeolite A, zeolite Y, zeolite X, zeolite ZSM-5 và zeolite ZSM-11.

Zeolite là một họ vật liệu khoáng vô cơ có thành phần chính là aluminosilicat, với mạng lưới anion cứng chắc và các lỗ xốp, kênh mao quản chạy khắp mạng lưới, giao nhau ở các khoang trống Đặc biệt, các khoang trống này chứa các ion kim loại có thể trao đổi được như Na+, K+ với các phân tử bên ngoài xâm nhập vào, và có kích thước khoảng 0,2– 2 nm, khiến zeolite được xếp vào loại vật liệu vi mao quản.

Công thức tổng quát của zeolite :Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]mH 2 O

Với M là cation bù có hóa trị n; x, y là tỉ lệ giữa SiO2/Al2O3 và m là số mol nước nằm trong các hốc trống

1.3.3 Phân loại zeolite a Theo nguồn gốc hình thành [15]

Zeolite được chia làm 2 loại chính:

Zeolite tự nhiên có 56 loại, hình thành từ sự phản ứng giữa đá và tro núi lửa với nước ngầm kiềm Những zeolite này đã được kết tinh và lắng đọng qua hàng triệu năm trong môi trường đại dương và các đoạn sông.

Zeolite tổng hợp có hơn 200 loại với độ tinh khiết cao và thành phần đồng nhất, rất thích hợp cho nghiên cứu và ứng dụng công nghiệp Hầu hết các zeolite được tạo ra từ quá trình phân hủy các nguồn nhôm và silic trong dung dịch kiềm mạnh, theo kích thước mao quản.

Việc phân loại theo kích thước mao quản rất thuận tiện trong việc nghiên cứu ứng dụng zeolite, theo cách này zeolite được chia làm 3 loại chính:

-Zeolite có mao quản nhỏ (đường kính bé hơn 5 Å) như zeolite A, P

-Zeolite có mao quản trung bình (đường kính 5-6 Å) như zeolite ZSM-5

-Zeolite có mao quản lớn (đường kính lớn hơn 7-15 Å) như zeolite X, Y [15] c Theo chiều hướng không gian của các kênh trong cấu trúc mao quản

Zeolite có hệ thống mao quản 1 chiều, 2 chiều, 3 chiều [15] d Theo tỉ lệ Si/Al

-Zeolite có hàm lượng silic thấp (Si/Al = 1 – 1,5) như zeolite A, X

-Zeolite có hàm lượng silic trung bình (Si/Al = 2 – 5) như zeolite Y, chabazite -Zeolite có hàm lượng silic cao (ZSM-5) [15]

Zeolite có cấu trúc tinh thể đặc trưng, với sự khác biệt trong mạng tinh thể giữa các loại zeolite phụ thuộc vào điều kiện tổng hợp, thành phần nguyên liệu và quá trình trao đổi cation kim loại tại các vị trí nút mạng.

Zeolite được hình thành từ các đơn vị cấu trúc cơ bản là tứ diện silica [SiO4] 4- và tứ diện alumina [AlO4] 5-, liên kết với nhau qua các đỉnh oxy chung Các đơn vị cấu trúc sơ cấp này giống nhau ở tất cả các loại zeolite, trong đó tâm là silic hoặc nhôm và đỉnh là oxy.

Hình1.4: Cấu trúc sơ cấp của zeolite: tứ diện SiO 4 (a), AlO 4 - (b)

Mỗi tứ diện trong cấu trúc liên kết với các tứ diện khác thông qua nguyên tử Oxy tại đỉnh, hình thành các liên kết –Si-O-Si hoặc –Si-O-Al- theo quy tắc Lowenstein.

Hình 1.5: Liên kết trong cấu trúc zeolite

Các tứ diện có khả năng kết hợp với các số oxy khác nhau, tạo ra các đơn vị cấu trúc thứ cấp (SBU) đa dạng như 4, 6, 8, 10 và 12 tứ diện, cũng như từ các vòng kép như 4x2, 6x2 Sự đa dạng này là yếu tố chính làm cho zeolite trở nên phong phú và đa dạng trong ứng dụng thiết kế.

Hình 1.6: Cấu trúc thứ cấp SBU của zeolite

Khi tất cả oxy trong tứ diện SiO4 được sử dụng, tứ diện silica trở nên trung hòa điện Sự thay thế Si (IV) bằng Al (III) tạo ra một điện tích âm trong cấu trúc zeolite Để cân bằng điện tích âm này, zeolite chứa các cation dương như Na+, K+, Ca2+ và Mg2+ Sự hiện diện của các cation này là nguyên nhân chính giúp zeolite có tính chất trao đổi ion.

Hình 1.7: Đơn vị sodalite (trái) Đồ án thiết kế

1.3.5 Tính chất zeolite a Tính hấp phụ của zeolite [6]

Zeolite là vật liệu xốp với hệ thống mao quản có kích thước lỗ đồng nhất và vững chắc, cùng với bề mặt trong phát triển vượt trội, tạo ra diện tích bề mặt bên trong lớn hơn bên ngoài Nhờ vào cấu trúc này, zeolite sở hữu khả năng hấp phụ và chọn lọc cao, làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng trong nhiều ứng dụng.

Hấp phụ là quá trình tăng nồng độ chất trên bề mặt của chất hấp phụ, trong đó zeolite có bề mặt trong phát triển, khiến hiện tượng hấp phụ chủ yếu xảy

Sự hiện diện của cation bù trong cấu trúc zeolite tạo ra tính trao đổi ion chọn lọc Các cation bù này rất linh động và dễ dàng trao đổi với các cation khác Nhờ vào quá trình trao đổi cation, zeolite có khả năng biến tính để tạo ra nhiều vật liệu với hoạt tính đa dạng, đáp ứng nhu cầu ứng dụng trong nhiều lĩnh vực Thông thường, zeolite tự nhiên hoặc tổng hợp ban đầu đều chứa cation bù.

Phản ứng trao đổi ion có thể mô tả như sau : nNa + - Zeol - + M n+  M n+ -(Zeol - ) n + nNa + ( 1.19 )

M n+ là cation kim loại hóa trị n, Zeol- là một điểm mang điện tích âm trên khung zeolite Đồ án thiết kế

Zeolite là một vật liệu có khả năng trao đổi ion hiệu quả, đặc biệt là với những ion phổ biến Tuy nhiên, do cấu trúc lỗ trống có kích thước phân tử đồng đều, zeolite thể hiện tính chọn lọc trong quá trình trao đổi ion, được gọi là hiệu ứng lưới Hiệu ứng lưới này cho phép chỉ những ion có kích thước nhỏ hơn hoặc bằng kích thước lỗ trống của zeolite có thể trao đổi qua, từ đó đảm bảo hiệu suất cao trong ứng dụng.

Tổng quan về hấp phụ

Hấp phụ là quá trình tích lũy chất trên bề mặt giữa các pha như khí - rắn, lỏng - rắn, khí - lỏng, và lỏng - lỏng Chất có bề mặt tham gia vào quá trình này được gọi là chất hấp phụ, trong khi chất được tích lũy trên bề mặt đó được gọi là chất bị hấp phụ.

Quá trình giải hấp phụ là quá trình mà chất bị hấp phụ thoát ra khỏi bề mặt của chất hấp phụ, ngược lại với quá trình hấp phụ.

1.4.2 Phân loại quá trình hấp phụ [11]

Hiện tượng hấp phụ xảy ra khi có sự tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, được phân loại thành hai loại chính: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học, tùy thuộc vào bản chất của lực tương tác Hấp phụ vật lý là một trong những hình thức hấp phụ này.

Hấp phụ vật lý là quá trình hấp phụ xảy ra nhờ vào các lực hấp phụ vật lý như liên kết Van der Waals, lực tương tác tĩnh điện và lực phân tán London, mà không hình thành liên kết hóa học Quá trình này là thuận nghịch và cho phép các phân tử chất bị hấp phụ di chuyển trên bề mặt chất hấp phụ Trong hấp phụ vật lý, các phân tử không tạo thành hợp chất hóa học mà chỉ ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và được giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ, với nhiệt hấp phụ không lớn.

Hấp phụ hóa học là quá trình hấp phụ diễn ra nhờ các lực hóa học như liên kết ion và liên kết cộng hóa trị Quá trình này xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo ra liên kết hóa học với các phân tử chất bị hấp phụ, hình thành các hợp chất hóa học trên bề mặt phân chia pha Nhiệt hấp phụ hóa học có thể rất lớn, đạt tới 800 kJ/mol.

Sự phân biệt giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học là tương đối, do ranh giới giữa chúng không rõ rệt Trong nhiều quá trình hấp phụ, cả hai loại hấp

Trong môi trường nước, quá trình hấp phụ giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ diễn ra phức tạp do sự tương tác của ba thành phần: nước, chất hấp phụ và chất bị hấp phụ Sự hiện diện của dung môi dẫn đến hiện tượng hấp phụ cạnh tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp phụ Hấp phụ xảy ra mạnh mẽ hơn với cặp có tương tác cao hơn Tính chọn lọc của cặp tương tác này phụ thuộc vào độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa hoặc kỵ nước của chúng, cũng như mức độ kỵ nước của các chất trong môi trường nước.

1.4.3 Các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt [13]

Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, trong đó các phần tử chất bị hấp phụ có khả năng di chuyển ngược lại pha mang Khi lượng chất bị hấp phụ trên bề mặt chất rắn tăng lên theo thời gian, tốc độ di chuyển ngược lại cũng tăng Khi tốc độ hấp phụ đạt bằng tốc độ giải hấp, quá trình sẽ đạt trạng thái cân bằng Tại trạng thái cân bằng, lượng chất bị hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ, được biểu diễn bằng hàm x = f(T, P hoặc C).

Đường đẳng nhiệt hấp phụ, ký hiệu là C (x = f(T, P hoặc C)), có thể được xây dựng dựa trên lý thuyết hoặc kinh nghiệm, tùy thuộc vào các giả thiết và bản chất của dữ liệu thực nghiệm Độ hấp phụ được định nghĩa là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng, trong những điều kiện cụ thể về nồng độ và nhiệt độ.

+ trước khi hấp phụ (mg/l)

C: nồng độ NH 4 + sau khi hấp phụ (mg/l)

V: thể tích dung dịch bị hấp phụ (l) m: khối lượng chất hấp phụ (g) b Các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt [11]

Nhiều phương trình mô tả mối quan hệ giữa thể tích chất bị hấp phụ và áp suất cân bằng pha hơi, trong đó phương trình Henry là một trong những phương trình đơn giản và phổ biến nhất.

V: thể tích chất bị hấp phụ tại một thời điểm

P: áp suất cân bằng của pha bị hấp phụ

K: hằng số cân bằng hấp phụ (hằng số Henry) ii Langmuir

Phương trình Langmuir mô tả cân bằng hấp phụ trên bề mặt phẳng, được thiết lập bằng phương pháp lí thuyết:

Vm: thể tích của một lớp hấp phụ đơn phân tử chất bị hấp phụ tính cho một gam chất rắn

V: Thể tích chất bị hấp phụ tại một thời điểm iii Freundlich

V  k P (1.27) n: số phân tử bị hấp phụ

+n>5: V=C1+C2lnP (C1,C2: hằng số thực nghiệm) iv Temkin

V=K1logK.P (1.28) (K1: hằng số thực nghiệm) v BET (Brunauer-Emmett-Teller)

    (1.29) C: hằng số thực nghiệm Đồ án thiết kế

X=P/Po ( Po áp suất bão hòa của A ở nhiệt độ hấp phụ)

Tức phương trình BET có dạng:

Mô hình tính toán cho quá trình hấp phụ thường sử dụng phương trình Langmuir và phương trình Freundlich

❖ Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir được xây dựng dựa trên các giả thuyết:

1) Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại những trung tâm xác định

2) Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân

3) Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trên các tiểu phân là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh

Phương trình này cũng có thể áp dụng được cho quá trình hấp phụ trong môi trường nước Khi đó có thể biểu diễn phương trình Langmuir như sau:

-Ccb là nồng độ chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng

-G, Gmax lần lượt là dung lượng hấp phụ và dung lượng hấp phụ cực đại

Với phương pháp đồ thị, phương trình (1.31) được viết thành:

-Cc: nồng độ của chất tan trong pha lỏng ở trạng thái cân bằng

-k và n: các hằng số Freundlich

Phương trình (1.33) còn viết dưới dạng tuyến tính như sau: ln G ln k 1 ln C c  n c

Phương pháp phân tích

1.5.1 Phương pháp phân tích trắc quang

Phương pháp xây dựng đường chuẩn của amoni giúp khảo sát khả năng hấp phụ amoni của các mẫu vật liệu hấp phụ dưới các điều kiện khác nhau Phân tích trắc quang là phương pháp phân tích quang học dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định và năng lượng bức xạ trong vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại.

Nguyên tắc của phương pháp trắc quang là dựa vào lượng ánh sáng đã bị hấp thu bởi chất hấp thu để tính hàm lượng của chất hấp thu

Phương pháp trắc quang, đặc biệt là phương pháp hấp thụ, thường sử dụng phổ UV - VIS Các máy đo quang này hoạt động trong vùng tử ngoại (UV) và khả kiến (VIS), với dải bước sóng từ khoảng 190nm đến 900nm.

Phương pháp này dựa trên lý thuyết hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu, trong đó dung dịch hấp thụ một phần quang phổ của ánh sáng, để lại màu sắc đặc trưng cho dung dịch Màu sắc này phản ánh phần ánh sáng đã bị hấp phụ, theo định luật hấp thu ánh sáng Lambert - Beer.

Khi chiếu bức xạ đơn sắc có cường độ Io qua dung dịch chứa cấu tử với nồng độ C và bề dày 1, tại bề mặt cuvet đo, một phần bức xạ sẽ bị phản xạ với cường độ IR, trong khi một phần khác sẽ bị hấp thu với cường độ IA Cuối cùng, bức xạ ra khỏi dung dịch có cường độ I.

Chọn cuvet đo có bề mặt nhẵn, truyền suốt để I R = 0 để phương trình 2.2 trở thành:

Độ hấp thụ phân tử, ký hiệu là , là một hằng số tỉ lệ thể hiện khả năng hấp thụ của dung dịch với nồng độ 1M trong bình dày 1cm.

1.5.2 Phương pháp phân tích cấu trúc a Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)

Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction) là kỹ thuật quan trọng để nghiên cứu cấu trúc tinh thể của vật liệu Khi chùm tia X được chiếu vào tinh thể ở các góc khác nhau, chúng thâm nhập vào tinh thể với độ sâu khác nhau Các nguyên tử hoặc ion trong tinh thể hoạt động như các tâm phản xạ, phản hồi lại chùm tia X chiếu vào bề mặt.

Do tinh thể có tính chất tuần hoàn, các mặt tinh thể cách nhau những khoảng đều đặn d, hoạt động như các cách tử nhiễu xạ và tạo ra hiện tượng nhiễu xạ tia X Để xác định khoảng cách d, chúng ta áp dụng phương trình Vulf-Bragg, liên quan đến hiệu quang trình của hai tia phản xạ trên hai mặt phẳng cạnh nhau.

∆L = 2 d sinθ (1.37) Như vậy, để có cực đại nhiễu xạ thì góc tới phải thõa mãn điều kiện:

   (1.38) Trong đó: d- khoảng cách giữa hai mặt phẳng tinh thể song song

𝜃- góc giữa chum tia X và mặt phẳng phản xạ

- bước sóng tia X n- bậc của nhiễu xạ (là số nguyên)

Dựa vào cực đại trên giản đồ, có thể xác định góc  và tính toán khoảng cách d theo phương trình Vulf-Bragg So sánh giá trị d tính toán với d chuẩn sẽ giúp suy ra dạng cấu trúc tinh thể Phương pháp này không chỉ đánh giá được cấu trúc thứ cấp mà còn kết hợp với phương pháp phổ hồng ngoại IR để có cái nhìn sâu hơn về cấu trúc vật liệu.

Trong nghiên cứu này, các mẫu vật liệu đã được phân tích bằng phương pháp nhiễu xạ tia X sử dụng máy D8-ADVANCE Thí nghiệm được thực hiện với điện áp gia tốc 40KV và cường độ dòng 40mA, sử dụng bức xạ Cu.

Để phân tích mẫu, sử dụng tấm lọc Ni với máy Kα và tốc độ quét 0,01 o 2θ/2s Khoảng 1g mẫu được nghiền thành bột, sau đó cho vào khay mẫu và đưa vào máy phân tích Mỗi mẫu sẽ được chạy một đường nhiễu xạ X-Ray với góc quét 2θ từ 7 o đến 30 o Ngoài ra, phương pháp phân tích quang phổ hồng ngoại (IR) cũng được áp dụng để hỗ trợ trong quá trình phân tích.

Phổ hấp thụ hồng ngoại là một phương pháp đơn giản nhưng cung cấp thông tin cơ bản và hữu ích về tính chất bề mặt và sự tương tác giữa các phần tử Khi chiếu tia đơn sắc vào chất phân tích trong vùng hồng ngoại (50÷4000 cm⁻¹), một phần năng lượng sẽ bị hấp thụ, dẫn đến giảm cường độ tia tới Đồ án thiết kế đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của độ truyền quang vào bước sóng được gọi là phổ hấp thụ hồng ngoại Trên phổ này, các bước sóng đặc trưng xuất hiện dưới dạng điểm cực đại cho mỗi nhóm chức hoặc liên kết, cho phép xác định liên kết giữa các nguyên tử hay nhóm nguyên tử và từ đó xác định cấu trúc của nhóm cần nghiên cứu.

Bảng 1.2: Các dao động IR đặc trưng

Dao động đặc trưng Bước sóng, cm -1

Dao động hóa trị bất đối xứng bên trong tứ diện 1050÷1125

Dao động hóa trị đối xứng bên trong tứ diện 650÷730

Dao động biến dạng của liên kết T-O 200÷400

Dao động hóa trị bất đối xứng bên ngoài tứ diện TO4 1220÷1225

Dao động hóa trị đối xứng bên ngoài tứ diện TO4 800÷850

Dao động của vòng kép 5 cạnh 530÷580

Dao động biến dạng liên kết trong tứ diện TO4 430÷524

Tình hình nghiên cứu trong nước về tổng hợp zeolite zsm-5

Phạm Hoàng Thuấn (2010), Tổng hợp và khảo sát khả năng hấp phụ của Zeolite ZSM-5Luận văn tốt nghiệp, Khoa công nghệ, Trường Đại học Cần Thơ

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Tổng hợp zeolite zsm-5 từ các nguồn nguyên liệu Si, Al riêng biệt

+ Điều chế Boehmite Đồ án thiết kế

- Thí nghiệm hấp phụ ethanol-nước

+ Tạo zeolite dạng hạt từ dạng bột

- Phân tích cấu trúc vật liệu

Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) là công cụ quan trọng để xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu Phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR) giúp phân tích các liên kết hóa học và nhóm chức trong mẫu Phân tích diện tích bề mặt (BET) cung cấp thông tin về diện tích bề mặt và tính chất hấp phụ của vật liệu Cuối cùng, phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) cho phép đánh giá sự thay đổi khối lượng của vật liệu theo nhiệt độ, từ đó xác định tính ổn định nhiệt và thành phần hóa học Đồ án thiết kế sử dụng những phương pháp này nhằm tối ưu hóa quy trình phân tích và nâng cao hiệu quả nghiên cứu.

THỰC NGHIỆM

Nguyên liệu và hóa chất

❖ Cao lanh Bình Dương (Doanh nghiệp tư nhân Phúc Thịnh)

❖ Nước cất (Phòng thí nghiệm trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu)

❖ Sodium natrihydroxide NaOH (Xilong ScientifiCo., Ltd)

❖ Sodium silicate Na2SiO3 (Xilong ScientifiCo., Ltd)

❖ Ammonium chloride NH 4 Cl (Xilong ScientifiCo., Ltd)

❖ Sodium hypochlorite solution NaClO 5% (Xilong ScientifiCo., Ltd)

❖ Sodium nitroprusside (Na 2 [Fe(CN) 5 NO].2H 2 O) (HiMedia Labotaries Pvt.Ltd)

❖ Trisodium citrate dihydrate (C6H5Na3O7.2H2O) (Xilong ScientifiCo., Ltd)

❖ Ethanol C 2 H 5 OH (Xilong ScientifiCo., Ltd)

❖ Phenol C 6 H 5 OH (Xilong ScientifiCo., Ltd)

❖ Tetrapropylammonium bromide CĐồ án thiết kế 12H28BrN (Product of India).

Thiết bị và dụng cụ

Bảng 2.1: Thiết bị và dụng cụ

- Cân phân tích 3 số (Sartorius)

- Máy khuấy từ gia nhiệt (JKAC Mag

- Máy lọc hút chân không (Rocker 300)

- Máy đo quang phổ UV-VIS

Tổng hợp zeolite ZSM-5

Cao lanh được sử dụng trong bài viết này có nguồn gốc từ tỉnh Bình Dương, với thành phần hóa học chủ yếu là silic oxit và nhôm oxit Bên cạnh đó, cao lanh còn chứa một số oxit khác, nhưng tỷ lệ của chúng không đáng kể.

Bảng 2.2: Thành phần % oxit của nguyên liệu [20]

Oxit Thành phần % khối lượng

Na2O 0,76 Đồ án thiết kế

Here is a rewritten paragraph that complies with SEO rules:"Zeolite ZSM-5 được biết đến với tỉ lệ SiO2/Al2O3 dao động từ 30-100, thuộc nhóm zeolite có kích thước mao quản trung bình, đường kính khoảng 5-6 Å Đặc biệt, kích thước mao quản của ZSM-5 tăng lên khi tỉ lệ SiO2/Al2O3 tăng Nhờ vào khả năng hấp phụ hiệu quả của ZSM-5, tôi đã ứng dụng nó để hấp phụ ion amoni trong nước, với kích thước phân tử chỉ vài Å Để tiết kiệm chi phí và tránh bổ sung lượng SiO2 không cần thiết, tôi đã chọn tỉ lệ SiO2/Al2O3 là 30 cho nghiên cứu này."

Na2SiO3.9H2O đã được làm khan ở nhiệt độ 120 o C trong vòng 1h

Thành phần gel của zeolite ZSM-5 chọn:

Trong đó ED là chất tạo cấu trúc hữu cơ

Tính toán lượng Silic oxit bổ sung cho 100g cao lanh:

Gọi x là lượng SiO 2 cần thêm vào:

 Vậy cứ 100 g cao lanh cần bổ sung 663,12g SiO2(n,052)

 Vậy cứ 100 g cao lanh cần bổ sung 1348,344g Na2SiO3

Lượng NaOH Đồ án thiết kế

 Vậy 100g cao lanh thì thêm 153,6g NaOH

 Lượng nước cất thêm vào 100g cao lanh 8985,6g

Ta sẽ thực hiện trên 2g cao lanh

Bảng 2.3: Thành phần nguyên liệu

2.3.2 Các bước tiến hành thí nghiệm

Zeolite được tổng hợp chủ yếu thông qua phương pháp thủy nhiệt, bao gồm các giai đoạn chuẩn bị hydrogel aluminosilicat, già hóa, kết tinh, lọc, rửa, sấy và nung Sau khi hoàn thành quá trình tổng hợp, zeolite sẽ được biến tính để phù hợp với các mục đích sử dụng khác nhau.

Già hóa gel trong 24h Kết tinh thủy nhiệt T0 o C, t$h

Hình 2.1: Quy trình tổng hợp zeolite ZSM-5

Dung dịch NaOH Khuấy trộn, gia nhiệt

Tác nhân định hướng cấu trúc

Kết tinh mầm tinh thể

Lọc chân không, rửa đến pH trung tính

Zeolite ZSM-5 Đồ án thiết kế

Thuyết minh quy trình tổng hợp zeolite ZSM-5:

Từ nguồn nguyên liệu cao lanh, chúng ta tiến hành sơ tuyển và phân tích thành phần các oxit, đặc biệt là SiO2 và Al2O3.

Trong giai đoạn xử lý nhiệt, kaolinite được nung ở nhiệt độ 900°C trong 2 giờ để phá hủy cấu trúc và loại bỏ H2O về mặt hóa học, dẫn đến sự chuyển đổi thành metakaolinite (Al2Si2O7) Dựa trên công thức gel zeolite ZSM-5 đã chọn, tỉ lệ phối trộn nguyên liệu được xác định.

Cho 2g cao lanh đã qua hoạt hóa nhiệt vào dung dịch natri hydroxit 2M (3,07g NaOH trong 38,4 ml nước) Sử dụng máy khuấy từ gia nhiệt, tiến hành tạo dung dịch aluminat trong thời gian 1 giờ ở nhiệt độ 80 oC.

Cho dung dịch thủy tinh lỏng vào dung dịch aluminat và khuấy đều trong 15 phút Tiếp theo, thêm từ từ tác nhân định hướng cấu trúc, sau đó cho hết lượng nước cất còn lại và khuấy mạnh cho đến khi chất tạo cấu trúc tan hoàn toàn Sử dụng máy khuấy từ gia nhiệt ở 60°C trong 1 giờ để thu được hệ gel đồng nhất Sau đó, già hóa gel ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ để tăng tốc quá trình hình thành mầm kết tinh, từ đó rút ngắn thời gian kết tinh Cuối cùng, tiến hành quá trình thủy nhiệt ở 170°C trong 24 giờ trong thiết bị autoclave.

Sau khi kết thúc quá trình thủy nhiệt, để nguội đến nhiệt độ phòng, tiến hành lọc chân không và rửa tinh thể bằng nước cho đến khi đạt pH trung tính nhằm loại bỏ kiềm Sau đó, để khô qua đêm và sấy khô sản phẩm trong 4 giờ ở 120 oC Cuối cùng, nung ở nhiệt độ 500 oC trong 5 giờ với tốc độ nâng nhiệt 3 oC/phút để loại bỏ tác nhân tạo cấu trúc.

Biến tính ZSM-5

2.4.1 Mục đích Đánh giá khả năng hấp phụ amoni của zeolite ZSM-5 và zeolite ZSM-5 biến tính

- Nguyên liệu: Zeolite ZSM-5 đã tổng hợp

-Hóa chất: NaOH, Fe(NO3)3

2.4.3 Các bước tiến hành thí nghiệm

Hình 2.2: Quy trình biến tính zeolite ZSM-5

Lấy 30ml dung dịch NaOH 0,1M và 100 ml dung dịch Fe(NO3)3 có nồng độ

0,015 theo tỉ lệ mol X n OH  / 3 n Fe  (X=2), khuấy 2h, làm già 24h ở nhiệt độ phòng thu được dung dịch (1) Cho 1g zeolite ZSM-5 vào 100 ml H2O khuấy trong 1h

Cho dung dịch (1) vào dung dịch zeolite khuấy 12h

2.5 Khảo sát khả năng hấp phụ amoni trong nước của ZSM-5 bằng phương pháp trắc quang

NaOH+Fe(NO3)3 Khuấy 2h, làm già 24h 1g zeolite+100ml nước khuấy 1h

Hỗn hợp khuấy 12h ở nhiệt độ phòng

Sản phẩm Lọc rửa, sấy Đồ án thiết kế

Bằng cách đo màu ở bước sóng 640 nm, chúng ta có thể xác định hợp chất màu xanh indophenol, được hình thành từ phản ứng giữa amoni, hypoclorit và phenol, với sự xúc tác của natri nitroprusit.

2.5.2 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất a) Thiết bị, dụng cụ:

- Máy trắc quang GENESYS 10uv sử dụng ở bước sóng 640nm, cuvet có bề dày 1cm

- Các dụng cụ thủy tinh để pha chế và bảo quản thuốc thử b) Hóa chất:

- Dung dịch phenol: trộn 11,1 ml phenol ( 89%) với rượu etylic (95%) đến

- Dung dịch natri nitroprosit: hoà tan 0,5 g natri nitroprusit trong 100 ml nước cất Bảo quản trong chai màu hổ phách hay nâu Dung dịch bền trong 1 tháng

- Dung dịch citrat: hoà tan 200 g natri citrat và 10 g NaOH trong nước cất và pha loãng đến 1000 ml

- Dung dịch natri hypoclorit (NaOCl): sử dụng thuốc tẩy thương mại 5% Dung dịch bền trong 2 tháng

- Dung dịch oxi hóa: trộn 100ml dung dịch citrate với 25ml dung dịch natri hypoclorit Chuẩn bị dung dịch hằng ngày

Dung dịch gốc amoni được tạo ra bằng cách hòa tan 3,819 g NH4Cl khan (đã sấy khô ở 100 o C) trong nước và pha loãng đến 1000 ml Mỗi 1,00 ml dung dịch này chứa 1 mg N, tương đương với nồng độ 1000 mg NH4+/l.

-Dung dịch amoni trung gian 1: 10,0 ml dung dịch amoni gốc pha loãng đến 100 ml 1,00 ml dung dịch này chứa 0,1 mg N (nồng độ 100 mg NH4 +/l)

-Dung dịch amoni trung gian 2: 10,0 ml dung dịch amoni trung gian 1 pha loãng đến 100 ml 1,00 ml dung dịch này chứa 0,01 mg N (nồng độ 10 mg NH4 +/l)

- Dung dịch amoni làm việc: 10 ml dung dịch chuẩn amoni trung gian 2 định mức 50ml 1,00 ml dung dịch này chứa 0,002 mg N (nồng độ 2 mg NH4 +/l) [22]

Lấy 25 ml mẫu cho vào bình tam giác 250ml Thêm 1 ml dung dịch phenol, 1 ml dung dịch natri nitroprusit, 2,5 ml dung dịch oxi hoá (trộn lẫn đều dung dịch sau mỗi lần thêm thuốc thử) Để trong bóng tối, ở nhiệt độ phòng ít nhất 1giờ Đo mật độ quang ở bước sóng 640 nm với dung dịch mẫu trắng làm dung dịch so sánh Màu ổn định trong 24 giờ [21] a Xây dựng đường chuẩn

Bảng 2.4: Nồng độ dung dịch chuẩn

Thể tích dung dịch amoni làm việc (ml) 1 3 5 7 8 10

Thể tích dung dịch phenol (ml) 1 1 1 1 1 1

Thể tích dung dịch natri nitroprusit (ml) 1 1 1 1 1 1 Thể tích dung dịch oxi hóa (ml) 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50

Thể tích nước cất (ml) Vừa đủ 50ml

Nồng độ amoni (mg NH4 +/l) 0,04 0,12 0,20 0,28 0,32 0,40 Đồ án thiết kế

Cách tiến hành xác định amoni trong mẫu chuẩn như quy trình trên

Mẫu trắng: tương tự như mẫu chuẩn nhưng thay dung dịch làm việc bằng nước cất

Xây dựng phương trình đường chuẩn A = f(

Nồng độ amoni trong mẫu được xác định dựa vào phương trình đường chuẩn

2.5.4 Khảo sát khả năng hấp phụ amoni trong nước của zeolite ZSM-5

Khảo sát khả năng hấp phụ amoni khi thay đổi nồng độ ban đầu của amoni

Ta sử dụng 3 mẫu vật liệu hấp phụ amoni là metakaolinite, zeolite ZSM-5, zeolite FeZSM-5 cho quá trình khảo sát

Chúng tôi đã chọn nồng độ amoni hấp phụ trùng với nồng độ xây dựng đường chuẩn Mỗi bình tam giác được cho 25ml dung dịch NH4Cl với các nồng độ 0,04mg/l; 0,12mg/l; 0,20mg/l; 0,28mg/l; 0,32mg/l; và 0,4 mg/l Sau đó, 0,2g mẫu vật liệu hấp phụ được thêm vào các bình này và lắc trên máy lắc ngang với tốc độ 150 vòng/phút trong 60 phút Tiếp theo, dung dịch được lọc, cho thuốc thử theo quy trình phân tích, ổn định màu trong bóng tối trong 1 giờ và sau đó tiến hành đo quang.