Nghiên cứu một số tính chất hóa lý về hấp phụ của hạt hấp phụ chế tạo từ bùn đỏ

MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài: Ô nhiễm nước trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đang là một vấn đề nhức nhối hiện nay bởi những tác hại to lớn của chúng đến chất lượng môi trường và sức khỏe con người trên toàn thế giới. Đặc biệt từ khi cuộc cách mạng khoa học công nghệ ra đời một mặt năng suất lao động nâng cao một cách đáng kể, nhưng đồng thời kèm theo đó là mức độ tàn phá môi trường sống của chính chúng ta ngày càng đáng sợ và nghiêm trọng hơn. Nước thải công nghiệp kèm theo các chất độc hại như kim loại nặng đang là mối nguy hiểm đối với môi trường cũng như chất lượng cuộc sống của người dân. Ở Việt Nam, ô nhiễm môi trường nước cũng đang ở mức báo động. TP. Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Vinh, Hà Nội, Hải Phòng và các thành phố lớn là những nơi dẫn đầu về mức độ ô nhiễm: Ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vô cơ, ô nhiễm kim loại nặng. Đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng đang là vấn đề báo động ở các khu công nghiệp , các cơ sở sản xuất. Hiện nay các nhà khoa học trong và ngoài nước đang nỗ lực nghiên cứu các phương pháp khác nhau để loại bỏ kim loại nặng trong nước đến mức chấp nhận được đồng thời cũng đảm bảo tính hiệu quả về mặt kinh tế. Ngoài các phương pháp vật lý, hóa học cũng như sinh học đã và đang dùng hoặc đang được nghiên cứu để đưa vào ứng dụng thì việc nghiên cứu sử dụng các vật liệu, chất liệu là vấn đề cần thiết cho bất cứ một ngành nghề nào. Đặc biệt sử dụng các vật liệu tự nhiên, tái sử dụng các phế thải thân thiện với môi trường luôn được đặt lên hàng đầu nhằm không gây tổn hại tới môi trường, đảm bảo cho sự phát triển bền vững mà vẫn đem lại hiệu quả cao khi sử dụng. Kim loại nặng có vai trò thật sự to lớn trong quá trình phát triển của loài người, đặc biệt trong các ngành công nghiệp. Tuy nhiên chất thải có chứa kim loại nặng ở trạng thái ion ( kim loại nặng tồn tại trong nước, đất…) thỡ nú lại cực kỳ độc hại với con người, thực vật, động vật nếu nó thâm nhập vào cơ thể. Tích lũy với nồng độ cao kim loại nặng có thể gây ung thư cho con người, động vật, còn thực vật không phát triển được… Hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu nhằm tìm ra phương pháp tối ưu nhất để loại bỏ ion kim loại nặng ra khỏi môi trường bị ô nhiễm. Trong phạm vi của đề tài, chúng tôi chỉ nghiên cứu loại bỏ kim loại nặng ra khỏi môi trường nước. Đề tài nghiên cứu sự hấp phụ của hạt hấp phụ chế tạo từ bùn đỏ nhằm tìm thêm một phương pháp mới có thể loại bỏ kim loại nặng ra khỏi môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng. Hiện nay nguyên liệu bùn đỏ có rất nhiều. Bùn đỏ là chất thải ra trong tiến trình tinh luyện từ bauxit đến alumina. Nếu nghiên cứu thành công khả năng hấp phụ của hạt hấp phụ chế tạo từ bùn đỏ đối với ion kim loại nặng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn, tận dụng và xử lý được nguồn phế thải trong công nghiệp. Đây là một nét mới của đề tài, những đề tài tương tự đó cú trờn 1 thế giới, nhưng chưa được công bố ở nước ta . Chính vì thế chúng tôi chọn đề tài: “Nghiờn cứu một số tính chất hóa lý về hấp phụ của hạt hấp phụ chế tạo từ bùn đỏ”. 2. Mục đích nghiên cứu • Nghiên cứu một số tính chất húa lớ cơ bản để từ đó xác định các thông số húa lớ phục vụ cho công nghệ chế tạo vật liệu xử lý môi trường. • Tạo ra một vật liệu mới giá thành thấp đáp ứng được nhu cầu xử lí môi trường ngày càng tăng. 3. Đối tượng nghiên cứu: • Chất hấp phụ: Hạt chế tạo từ bùn đỏ • Chất bị hấp phụ: Dung dịch chứa các ion kim loại nặng. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu: • Nghiên cứu tạo hạt hấp phụ từ bùn đỏ • Nghiên cứu nhiệt động học quá trình hấp phụ của hạt hấp phụ chế tạo từ bùn đỏ với các ion kim loại nặng. 5. Phương pháp nghiên cứu: • Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. - Nghiên cứu cấu trúc và đặc điểm của các mẫu - Nghiên cứu lý thuyết hấp phụ - Nghiên cứu lý thuyết về điểm điện tích không - Nghiên cứu phương pháp xử lý và phân tích kết quả thí nghiệm. • Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Thu thập xử lý mẫu - Tiến hành phân tích cấu trúc các mẫu bằng phương pháp XRD, XRF. - Chuẩn bị các dung dịch chứa ion kim loại với nồng độ khác nhau. - Tiến hành thí nghiệm đánh giá khả năng hấp phụ ion kim loại bằng các mẫu theo nồng độ, thời gian, nhiệt độ, theo pH dung dịch, tỷ lệ vật liệu hấp phụ, v.v và đo nồng độ bẵng phương pháp AAS. - Đo điểm điện tích không của các mẫu thí nghiệm • Nghiên cứu tính chất đẳng điện • Nghiên cứu tích chất nhiệt động học của các quá trình hấp phụ phụ thuộc theo nồng độ. • Tìm phương pháp chế tạo ra một số dạng hạt vật liệu để ứng dụng thực tế. 2 6. Giả thuyết khoa học. - Dựa vào thành phần cơ bản của bùn đỏ có hàm lượng Al 2 O 3 = 15-25%; Fe 2 O 3 = 17,1- 22,3% gần giống với đá Bazan ( Các nghiên cứu gần đây đã cho kết quả đá Bazan có khả năng hấp phụ tốt các ion kim loại nặng trong nước thải). - Dựa vào những báo cáo khoa học về khả năng hấp phụ ion kim loại nặng của hạt chế tạo từ bùn đỏ [ 12, 14, 61 ]. Vì vậy chúng tôi sẽ đi sâu nghiên cứu các tính chất hóa lý cơ bản về hấp phụ của hạt hấp phụ chế tạo từ bùn đỏ. NỘI DUNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1 Tổng quan về Bauxite [ 5 ] I.2 Quá trình hình thành và phân bố. I.2.1 Hình thành I.2.2 Phân bố [5] I.2.3 Thành phần khoáng vật I.2.4 Thành phần hóa học I.3 Bùn đỏ. I.3.1 Nguồn phát sinh chất thải bùn đỏ 1.3.2 Bùn đỏ 1.3.4 Tình hình thải bùn đỏ tại Việt Nam.[12] I.3.5 Công nghệ xử lý bùn đỏ.[12] I.4 Một số vấn đề về ô nhiễm kim loại nặng. I.4.1 Tình trạng ô nhiễm môi trường chung I.4.2 Ô nhiễm kim loại nặng I.4.3 Hậu quả của ô nhiễm kim loại nặng đến sức khỏe con người I.4.4 Xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng các phương pháp hóa lý. I.5 Điểm điện tích không PZC (Point of zero charge) [19] Khái niệm cơ bản. 3 PZC là một khái niệm liên quan đến hiện tượnghấp phụvà nó mô tả tình trạng khi mật độ điện tích trên bề mặt là không. Nó thường được xác định liên quan đến một pH và giá trị PZC được gán một cho chất nền hay hạt keo. Giá trị pH mà ở đó mật độ các ion tích điện trên bề mặt ở trạng thái cân bằng gọi là điểm điện tích không PZC. Nếu độ pH nhỏ hơn giá trị PZC, hệ thống này được gọi là "phía dưới PZC." Khi ấy nước cho ion H + nhiều hơn OH - vì vậy các bề mặt được tích điện dương kết quả là hấp phụ anion tốt hơn. Ngược lại ở trên PZC bề mặt chất hấp phụ mang điện tích âm sẽ hấp phụ Cation tốt hơn. I.6 Hấp phụ I.6.1 Bản chất của quá trình hấp phụ Trong quá trình hấp phụ có toả ra một nhiệt lượng, gọi là nhiệt hấp phụ. Bề mặt càng lớn tức độ xốp của chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ toả ra càng lớn. Có 2 quá trình hấp phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học I.6.2 Nhiệt hấp phụ • Nhiệt hấp phụ hóa học khá lớn, từ 40 ữ 800 kJ/mol, nhiều khi gần bằng nhiệt của phản ứng hóa học. Vì vậy nó tạo thành mối nối hấp phụ khá bền và muốn đẩy chất bị hấp phụ ra khỏi bề mặt xúc tác rắn cần nhiệt độ khá cao. • Nhiệt hấp phụ lý học thường không lớn, gần bằng nhiệt hóa lỏng hay bay hơi của chất bị hấp phụ ở điều kiện hấp phụ và thường nhỏ hơn 20 kJ/mol. I.6.3 Lượng chất bị hấp phụ I.6.4 Sự phụ thuộc của nhiệt độ • Hấp phụ lý học thường xảy ra ở nhiệt độ thấp, khi nhiệt độ tăng thì lượng chất hấp phụ giảm. • Hấp phụ hóa học thường tiến hành ở nhiệt độ cao hơn hấp phụ lý học, ở nhiệt độ thấp thì lượng chất hấp phụ hóa học giảm và khi nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ tối ưu thì lượng chất hấp phụ hóa học cũng giảm. I.6.5 Tính chất của các điểm hấp phụ I.6.6 Năng lượng hoạt hóa hấp phụ I.6.7 Trạng thái của chất bị hấp phụ I.6.8 Cân bằng và đẳng nhiệt hấp phụ: * Hấp phụ đẳng nhiệt * Phương trình đẳng nhiệt Langmuir Giả thuyết của Langmuir (1918): 4 k a k d = K l n i = n (K l .C e ) 1 + K l + C e q = q m (K l .C e ) 1 + K l .C e 1 q e = 1 q m + 1 q m .K L 1 C e . C e q e = 1 q m + 1 q m .K L C e (7) . q=f (C) (1) Tốc độ hấp phụ r a và nhả hấp phụ r d có thể tính bằng: r a = ( n – n i ).k a .C e (3) r d = n i .k d n: là tổng số tâm n i : là số tâm đã bị chiếm chỗ k a , k d : hằng số tốc độ hấp phụ, nhả hấp Khi đạt cân bằng r a = r d . Đặt => được (4) Vì mỗi tõm chỉ chứa một phõn tử bị hấp phụ nên n được coi là nồng độ chất hấp phụ tối đa và n i bằng nồng độ chất bị hấp phụ trong trạng thái cân bằng với C e của chất hấp phụ. (5) Biểu thức (5) gọi là phương rình Langmuir được xõy dựng cho hệ hấp phụ khí rắn, mô tả mối quan hệ giữa q và C. Biểu thức (5) ta có thể viết thành: Với: q e : nồng độ chất bị hấp phụ trong trạng thái cân bằng với C e q m : nồng độ chất bị hấp phụ tối đa K: hằng số hấp phụ C: Nồng độ cân bằng của chất hấp bị hấp phụ 5 (6) hoặc q = ( C 0 – C e ).V (2) m a => = 1 q m 1 a = q m (9) = 1 q m .K L 1 b. a b 1 a b => K l = 1 b.q m = = (10) X m = K.C 1/n X m = log logK + 1 n log C Biểu thức (7) có dạng phương trình y = a.x +b (8) Trong đó: x i , y i là các số liệu thực nghiệm a : hệ số góc b: hằng số Từ (7) và (8) suy ra: * Phương trình đẳng nhiệt Freundlich Khi quan sát mối tương quan giữa q và C từ thực nghiệm, Freundlich (1906) nhận thấy nó có tính hàm mũ nên ông đưa ra phương trình mô tả hoàn toàn có tính chất kinh nghiệm. [19] Hoặc Trong đó X: lượng chất bị hấp thụ (mg) M: Khối lượng chất hấp thụ (g) C: Nồng độ chất bị hấp thụ còn lại trong dung dịch sau khi quá trình hấp thụ xảy ra hoàn toàn (mg/l) K và n: hằng số I.6.9 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ I.7 Phương pháp nghiên cứu bùn đỏ 6 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [19] CHƯƠNG II : THỰC NGHIỆM II.1 Tạo hạt hạt hấp phụ từ Bùn đỏ. II.1.1 Xác định thành phần nguyên tố theo phương pháp XRF Theo kết quả phân tích định lượng trờn mỏy XRF ở Viện Địa chất, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, thành phần của bùn đỏ Bảo Lộc ( Đối tượng nghiên cứu ) gồm: Bảng 10: Kết quả xác định thành phần nguyên tố theo phương pháp XRF Thành phần hóa học % theo khối lượng (%) Thành phần hóa học % theo khối lượng (%) Al 2 O 3 27,670 Na 2 O kph Fe 2 O 3 36,280 P 2 O 5 0,163 SiO 2 8,486 Cr 2 O 3 0,12 CaO 0,0661 CuO 0,015 MgO kph ZnO 0,01 TiO 2 5,389 ZrO2 0,0637 MnO 0,0452 SO 3 0,221 K 2 O 0,024 MKN 20,33 II.1.2 Phân tích nhiệt vi sai mẫu BBL2 Dựa vào bảng 10 khối lượng BBL2 mất khi nung là 20,33%. Mặt khác dựa vào kết quả phân tích nhiệt vi sai mẫu BBL2 sau khi nung (hình 7)chúng tôi thấy rắng khi nung mẫu từ 28 0 C đến 260 0 C khối lượng của mẫu BBL2 giảm khoảng 4,2%, từ 260 0 C đến 400 0 C khối lượng của mẫu BBL2 giảm mạnh khoảng 14%. Từ 400 0 C đến 500 0 C khối lượng mẫu BBL2 mất ít (khoảng 3,7%), từ 500 0 C đến 900 0 C mẫu không có sự giảm về khối lượng nữa. Kết quả tính toán tổng % khối lượng mất là 21,9% khá phù hợp với khối lượng mất khi nung đo bằng XRF (bảng 10) là 20,33%. Như vậy khi nung BBL2 từ 400 0 C trở lên thì khối lượng mất khi nung khụng đỏng kể và để có cơ sở so sánh với mẫu than trộn dầu cốc nung ở 400 0 C đang bán trên thị trường chính vì thế chúng tôi chọn nhiệt độ để nung mẫu là từ 400 0 C đến 900 0 C. 7 II.1.3 Thí nghiệm tạo hạt Chuẩn bị - Bùn đỏ kích thước < 0,16 mm - Máy lắc ổn nhiệt - Chậu thủy tinh - Tủ sấy - Thủy tinh lỏng Na 2 O - SiO 2 - Máy ép hạt - Dầu cốc - Cân điện tử - Nước cất 1 lần, 2 lần - Pipet, cốc đong các loại - Cân khối lượng chính xác từng lượng bùn đỏ và đong chính xác thể tích thủy tinh lỏng(Na 2 SiO 3 ) theo từng tỷ lệ nhất định, thêm lượng nước phù hợp và trộn nhuyễn. - Tương tự cân khối lượng chính xác từng lượng bùn đỏ và đong chính xác thể tích dầu cốc theo từng tỷ lệ nhất định, thêm lượng nước phù hợp và trộn nhuyễn. - Dùng máy ép tạo hạt đường kính cỡ 2,5 mm - Phơi khô ngoài nắng. - Chia mẫu, kí hiệu riêng từng mẫu theo các tỷ lệ riêng của nguyên liệu đầu tạo mẫu. - Nung mẫu ở các nhiệt độ khác nhau từ 400 0 C đến 900 0 C Kết quả: Chúng tôi đã tạo được 48 mẫu khác nhau và được kí hiệu từ C1 đến C48 ( Chi tiết công thức tạo mẫu hạt C1 đến C48 trong thời gian bảo vệ đề tài thạc sỹ này (một phần của đề tài cấp nhà nước KC.02.25/06-10 do TS. Nguyễn Trung Minh làm chủ nhiệm) sẽ được công bố vào thời gian bảo vệ đề tài cấp nhà nước 2010) II.1.4 Xác định thời gian phân rã trong nước của hạt - Cân mỗi mẫu 1 gam cho vào lọ nhựa thể tích 50 ml có ghi kí kiệu bên ngoài - Thêm 25 ml nước vào mỗi lọ, nút chặt lọ rồi đưa vào máy lắc. - Lắc mẫu trong 48 giờ. Sau đó tiếp tục ngâm để theo dõi quá trình phân rã của mẫu. Kết quả. Sau 48h lắc và cho đến nay. Chỉ có 4 mẫu đạt yêu cầu: C1, C3, C5, C6 II.1.5 Xác định dung lượng hấp và % hấp của các mẫu C1, C3, C5, C6 - Cân 2.0812 gam Pb(NO 3 ) 2 99,5% cho vào bình thủy tinh 1000ml, pha thành 1000ml dung dịch Pb(NO 3 ) 2 6,25mM bằng cách cho từ từ nước cất 2 lần vào bình thủy tinh và lắc đều. - Cân mỗi mẫu 1 gam cho vào lọ nhựa 50ml kí hiệu C1, C3, C5, C6. - Dùng pipet hút 25ml dd Pb 2+ cho vào lọ nhựa 50ml. Kí hiệu C 01 - Dùng pipet hút 25ml dung dịch Pb 2+ cho vào các lọ C1, C3, C5, C6. - Cho các lọ C1, C3, C5, C6 vào máy lắc ổn nhiệt ở 35 0 C, lắc trong 24 tiếng. - Sau thời gian lắc, lọc các lọ C1, C3, C5, C6. 8 - Đo nồng độ các mẫu C 01 , C1, C3, C5, C6 sau lọc theo phương pháp phân tích TCN. 01 – I HT NT/94 với thiết bị máy HT NT Perkinelmer Aanalit 800 ( gọi tắt là phương pháp AAS) tại Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất- Cục địa chất và khoáng sản Việt Nam. - Xử lý kết quả theo công thức (2) q e = (C 0 - C e )V (2) và % hấp = C 0 - C e . 100% m C 0 Trong đó: q e : Dung lượng trao đổi ion (mg/g) C 0 : Nồng độ ion kim loại ban đầu (mg.l) C e : Nồng độ ion kim loại cân bằng khi cân bằng được thiết lập (mg.l) m: Khối lượng hạt C1. Bảng 12: Kết quả TN xác định khả năng loại Pb 2+ của hạt C1, C3, C5, C6. STT Mẫu Khối lượng (g) C đầu (mg/l) C sau (mg/l) Dung lượng hấp Qe(mg/g) % hấp 1 C1 1,0126 1279 400 21,70 68,73 2 C3 1,0198 1279 490 19,34 61,69 3 C5 1,0150 1279 610 16,48 52,31 4 C6 1,0160 1279 605 16,58 52,70 Hình 8: So sánh Qe của các mẫu hạt Hình 9: So sánh % hấp của các mẫu hạt Nhận xét: Trong 4 mẫu đạt yêu cầu trên, xét thấy mẫu C1 có dung lượng hấp và % hấp là tốt nhất đáp ứng được yêu cầu của một vật liệu hấp phụ thực tế. Vì thế chúng tôi chọn mẫu C1 làm hạt nghiên cứu. II.1.6 Đặc trưng cấu trúc của vật liệu hấp phụ C1 Đối với bất kì một vật liệu hấp phụ nào thì diện tích bề mặt và đường kính xốp là hai yếu tố quan trọng quyết định đến khả năng hấp phụ của vật liệu. Chúng tôi tiến hành đo diện tích bề mặt và đường kính lỗ xốp thu được kết quả như sau: Diện tích bề mặt theo phương trình BET Diện tích bề mặt BET = 109,5494 m 2 / g Đường kính lỗ xốp = 69,2219 A 0 9 Từ kết quả trờn thỡ C1 có khả năng hấp phụ rất tốt. II.2 Xác định điểm điện tích không của hạt. II.2.1 Chuẩn bị thí nghiệm II.2.2 Tiến hành thí nghiệm * Xử lý kết quả: - Xác định sự biến đổi pH trước và sau khi hấp phụ: ∆pH = pH đ - pH c - Xây dựng đường biểu diễn mối quan hệ giữa ∆pH và pH đ . Điểm giao nhau của đồ thị với trục hoành là điểm tại đó giá trị ∆pH = 0 và tương ứng với nó là pH PZC của vật liệu hấp phụ. Kết quả thí nghiệm như sau: Bảng 13: Kết quả thí nghiệm xác định PZC của hạt C1 với NaCl 0,1M. Các điểm 1 2 3 4 5 6 7 pH đầu (pH đ ) 2,003 4,006 6,004 7,035 7,990 10,001 12,002 pH cuối (pH c ) 7,800 8,821 9,120 9,652 9,379 9,490 10,020 Giá trị ∆pH -5,797 -4,815 -3,116 -2,617 -1,389 0,511 1,982 Vẽ đồ thị sự phụ thuộc ∆pH vào pH đ Hình 10: Xác định điểm điện tích không của hạt C1 bằng NaCl 0,1M Nhận xét: Hệ số tương quan R 2 =0,9883 đối với đường cong ở hình 10 xấp xỉ bằng 1 chứng tỏ đường thực nghiệm ở đồ thị phù hợp tương đối với lý thuyết nên ta có thể xác định PZC của C1 dựa vào đồ thị. Qua đồ thị ta dự đoán PZC của C1 trong khoảng từ: 9,3 – 9,7 II.3 Tiến hành thực nghiệm II.3.1 Khảo sát khả năng hấp phụ Pb 2+ bằng vật liệu hạt C1 II.3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của môi trường pH đến khả năng loại Pb 2+ bằng vật liệu hạt C1 Môi trường là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới khả năng loại Pb 2+ Điều kiện và tiến hành khảo sát: - Cân 0,0082 gam Pb(NO 3 ) 2 99,5% cho vào bình thủy tinh 1000ml, pha thành 1000ml dung dịch bằng cách cho từ từ nước cất 2 lần vào bình thủy tinh và lắc đều. Dùng dung dịch HCl 0,1M hoặc NaOH 0,1M để chuẩn độ pH của dung dịch bằng 4. Làm tương tự như vậy để chuẩn bị được dung dịch cú cỏc pH tiếp theo là 5, 6, 7, 8, 9. - Sau 180 phút, lọc dung dịch các lọ C1H1, C1H2, C1H3, C1H4, C1H5, C1H6. 10 [...]... quá trình hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quả thực nghiệm 21 Theo 1.6.1 Bản chất của quá trình hấp phụ ( Trang 35) - Với As(V): /∆H0/= 31,9519 (kJ/mol) quá trình hấp phụ của hạt C1 nằm trong gianh giới giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học - Với Pb2+: /∆H0/= 139,9754 (kJ/mol) quá trình hấp phụ của hạt C1 là hấp phụ hóa học KẾT LUẬN(*) Với công trình nghiên cứu này chúng... công trình nghiên cứu này chúng tôi đã thực hiện được một số công việc sau đây: 1 Đã tạo được vật liệu hấp phụ mới C1 đạt được một số thông số húa lớ cần thiết cho một vật liệu xử lý môi trường 2 Đã xác định một số đại lượng vật lý đặc trưng của vật liệu hấp phụ thu được - Phổ XRF của vật liệu - Phổ phân tích nhiệt của vật liệu - Diện tích bề mặt riêng của vật liệu là 109,5494 m2 / g - Đường kính lỗ xốp... thấy quá trình hấp phụ Pb2+ trên C1 là tỏa nhiệt và tự xảy ra Nhận xét: Trong quá trình hấp phụ, năng lượng tự do bề mặt của hệ giảm, nghĩa là ∆G < 0 Đồng thời độ hỗn độn của hệ giảm(do các tiểu phân của các chất bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ được sắp xếp một cách có trật tự) nghĩa là ∆S < 0 Do đó từ phương trình năng lượng của công thức GIBBS(Thế đẳng áp đẳng tích) ∆G = ∆H – T.∆S < 0 Từ đó suy ra:... lượng hạt C1 tối ưu trong quá trình hấp phụ: Khi tăng hàm lượng C1( xét ở cùng một nồng độ dd ) thì khả năng loại Pb2+ và As(V) tăng - Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ từ đó xác định được nồng độ tối ưu trong quỏ trỡnh hấp phụ: Nồng độ đầu Pb2+ và As(V) càng thấp thì khả năng hấp của C1 càng lớn 4 Xác định được dung lượng hấp phụ cực đại ion Pb2+ 22 • Đối với Pb2+ dung lượng hấp phụ. .. tố ảnh hưởng của quá trình hấp phụ - Khảo sát ảnh hưởng của pH từ đó xác định được pH tối ưu trong quá trình hấp phụ: Đối với Pb2+ pH = 6 Đối với As(V) pH = 7 - Khảo sát ảnh hưởng của thời gian từ đó xác định được thời gian tối ưu trong quá trình hấp phụ: Đối với Pb2+ thời gian là 90 phút Đối với As(V) thời gian là 180 phút - Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng hạt C1đến khả năng hấp phụ từ đó xác định... này thấp hơn so với PZC của hạt (pH= 9,3) - Kết quả phù hợp với lý thuyết PZC vì ở pH này hạt C1 sẽ hấp phụ anion tốt Từ kết quả khảo sát ảnh hưởng cho thấy nên chúng tôi chọn pH tối ưu để xử lý As(V) là pH = 7 II.3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng loại As(V) bằng vật liệu hạt C1 Bảng 20: Kết quả TN xác định ảnh hưởng thời gian đến khả năng hấp phụ As(V) của hạt C1 STT Mẫu Khối lượng... Pb2+ vào pH - Từ bảng 14 và hình 11, 12 cho thấy hạt C1 hấp phụ Pb 2+ tốt trong khoảng pH = 5,5 - 6,5 khoảng pH này thấp hơn so với PZC của hạt (pH = 9,3) - Kết quả tuy ngược với lý thuyết PZC, vì ở pH này hạt C1 sẽ hấp phụ anion tốt hơn nhưng xét về thực tế khi pH lớn hơn 7 thì ion chì bị kết tủa nên ở pH 8, 9 nồng độ đầu Pb2+ bị giảm xuống đột ngột Lượng chì kết tủa sẽ bỏm lờn bề mặt hạt C1 làm giảm... hưởng của nhiệt độ [11, 41] Qua các thí nghiệm trên chúng tôi thấy hạt C1 có khả năng hấp phụ As(V) nhưng kém hơn rất nhiều so với khả năng hấp phụ Pb2+ Để kiểm tra quá trình hấp phụ As(V), Pb2+ của hạt C1 là thu nhiệt hay tỏa nhiệt, tự xảy ra hay không tự xảy ra, chúng tôi làm thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hấp phụ As(V) trong điều kiện: nồng độ As(V) 50mg/l pH = 7, thời gian... tính toán dung lượng hấp phụ cực đại Ce qe Dựa vào phương trình Langmuir: = Tương đương với: y = 0,0526x + 6,0514 Suy ra 1 qm = 0,0526 qm = 1 0,0526 1 + qm.KL 1 Ce qm = 19,01 (mg/g) Dung lượng hấp phụ cực đại của CD nhỏ hơn C1 là 1,14 lần II.3.2 Khảo sát khả năng hấp phụ As(V) bằng vật liệu hạt C1 Bảng 19: Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng pH đến khả năng hấp phụ As(V) của hạt C1 STT Mẫu Khối lượng... Pb2 +của hạt C1 Nhận xét: - Trong khoảng thời gian từ 5 đến 90 phút Qe và % hấp của Pb 2+ tăng, Ce của Pb2+ giảm dần rõ rệt, sau 90 phút khả năng loại Pb2+ đạt trạng thái bão hòa đến 120 phút Ce giảm không đáng kể - Do đó chúng tôi chọn thời gian tối ưu để xử lý Pb2+là 90 phút II.3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng C1 dùng để hấp phụ Bảng 16: Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của khối lượng hạt