Nghiên cứu khả năng hấp phụ mn2+ trên bentonit cổ định – thanh hóa

LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Thân Văn Liên – Phó Viện trưởng Viện Công nghệ Xạ Hiếm tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ em suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn anh chị Trung tâm Công nghệ chế biến quặng phóng xạ - Viện Công nghệ Xạ Hiếm thời gian qua hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Và suốt thời gian này, em hướng dẫn tận tình, quan tâm giúp đỡ thầy cô môn thầy cô Khoa Công Nghệ Môi Trường để em hoàn thành tốt công việc học tập em Cuối em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè quan tâm, giúp đỡ em suốt thời gian vừa qua Em xin chân thành cảm ơn! Phú Thọ, ngày……tháng… năm 2016 Sinh viên Hoàng Thành Đạt i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Phú Thọ, ngày……tháng……năm 2016 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN .2 1.1 Tổng quan bentonite 1.1.1 Thành phần khoáng vật thành phần hoá học 1.1.1.1.Thành phần khoáng vật bentonite: Bảng 1.1.Thành phần khoáng vật bentonite .2 Cổ Định – Thanh Hóa .2 Hinh 1.1: Mẫu bentonite a) mẫu quặng bentonite nguyên khai b) Mẫu bentonite nghiền phân cấp sơ 1.1.1.2.Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa Bảng 1.2 Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 1.1.2 Cấu trúc montmorillonite Hinh 1.2: Cấu trúc tinh thể sét montmorillonite theo Alexandre Dubois (2000) Hình 1.3 Cấu trúc MMT cho thấy hai lớp tứ diện trộn lẫn với lớp bát diện Những chấm đen vị trí thay đồng hình hình bát diện tứ diện (Grim, 1953) .6 1.1.3 Khả biến tính montmorillonite .6 1.1.3.1 Biến tính giữ nguyên cấu trúc Hinh 1.4.Cấu tạo đỉnh bentonite .8 1.1.3.2 Biến tính làm biến đổi cấu trúc lớp nhôm silicate 1.1.4.Khả trương nở bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 1.1.5.Tính dẻo bentonite Cổ Định – Thanh Hóa Bảng 1.3 Bảng phân loại tính dẻo đất .9 1.1.6 Hoạt hóa bentonite Cổ Định – Thanh Hóa: iii Bảng 1.4 Hàm lượng MMT sau hoạt hóa Na2CO3 .11 Hình 1.6 : Đồ thị biễu diễn phụ thuộc hàm lượng montmorillonite hàm lượng Na2CO3 khan 12 1.1.7 Cấu trúc hấp phụ 12 1.1.8 Giá nhu cầu bentonite 13 1.2 Sự hấp phụ ion kim loại nặng từ môi trường nước bentonite 13 1.2.1.Cơ chế hấp phụ .13 1.2.2 Khả hấp phụ 14 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion kim loại nặng 14 1.2.3.1 Ảnh hưởng pH 14 1.2.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 15 1.2.3.3 Ảnh hưởng thời gian 15 1.2.3.4 Ảnh hưởng kích thước hạt bentonite điều kiện khuấy trộn .15 1.2.3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ bentonite/dung dịch (tỷ lệ R/L) .16 1.2.3.6 Ảnh hưởng chất điện li môi trường nước 16 1.3 Ứng dụng bentonite .16 1.3.1 Làm chất hấp phụ 16 1.3.2 Chế tạo dung dịch khoan .16 1.3.3 Làm chất độn, chất màu công nghiệp sản xuất vật liệu tổng hợp 17 1.3.4 Trong công nghiệp rượu, bia .17 1.3.5 Trong công nghiệp tinh chế nước 17 1.3.6 Một số ứng dụng khác 17 1.3.7 Ứng dụng chế tạo sét hữu .18 Hinh 1.7.Quá trình trao đổi cation alkylammonium cation xen kẽ vào tiểu cầu sét (Kornmann, 1998) 18 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Đối tượng nghiên cứu 18 Bảng 2.1: Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 19 2.2 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm hóa chất 19 iv 2.2.1 Dụng cụ thiết bị .19 2.2.2 Hoá chất .19 2.3 Phương pháp nghiên cứu 20 2.3.1 Phương pháp xác định mangan dung dịch 20 2.3.2.1.Phương pháp trắc quang phân tích mangan .20 Hình 2.1 Đường chuẩn Mn .22 2.3.2 Phương pháp xác định hấp dung bentonite Mn2+ 22 2.3.2.1 Phương pháp xác định hấp dung Bentonit Mn2+ 22 Hình 2.2 Đường hấp phụ đẳng nhiệt 23 Hình 2.3 Dạng tuyến tính phương trình Lăng mua 23 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Xác định thời gian đạt cân hấp phụ 24 Bảng 3.1: Mối quan hệ mật độ quang thời gian đạt cân hấp phụ .25 Hình 3.1 Đồ thể phụ thuộc hấp phụ vào thời gian 25 3.2.Ảnh hưởng lượng bentonit dùng để hấp phụ .26 Bảng 3.2 Kết phụ thuộc hấp dung vào lượng bentonit .26 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hấp dung vào lượng bentonit 27 3.3 Ảnh hưởng nồng độ chất bị hấp phụ 27 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc hấp dung A vào nồng độ dung dịch Mn2+ 27 Hình 3.3 Mối quan hệ hấp dung nồng độ dung dịch Mn2+ 28 3.4 Ảnh hưởng pH .29 Bảng 3.4 Kết phụ thuộc hấp dung vào pH 29 Hình 3.4 Mối quan hệ hấp dung pH 30 3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ thể tích dung dịch hấp phụ lượng bentonit : V/m 30 Bảng 3.5 Sự thay đổi hấp dung A Mn với tỉ lệ V/m khác 30 Hình 3.5 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ mg/g bentonit vào tỷ lệ .31 V/m 31 KẾT LUẬN .31 v TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1.Thành phần khoáng vật bentonite Error: Reference source not found Bảng 1.2 Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa Error: Reference source not found Bảng 1.3 Bảng phân loại tính dẻo đất Error: Reference source not found Bảng 1.4 Hàm lượng MMT sau hoạt hóa Na2CO3 .Error: Reference source not found Bảng 2.1: Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa Error: Reference source not found Bảng 2.2: Quan hệ mật độ quang D nồng độ Mn2+ 21 Bảng 3.1: Mối quan hệ mật độ quang thời gian đạt cân hấp phụ Error: Reference source not found Bảng 3.2 Kết phụ thuộc hấp dung vào lượng bentonit Error: Reference source not found Bảng 3.3 Sự phụ thuộc hấp dung A vào nồng độ dung dịch Mn 2+ Error: Reference source not found Bảng 3.4 Kết phụ thuộc hấp dung vào pH.Error: Reference source not found Bảng 3.5 Sự thay đổi hấp dung A Mn với tỉ lệ V/m khác Error: Reference source not found vii DANH MỤC HÌNH Hinh 1.1:Mẫu bentonite a) mẫu quặng bentonite nguyên khai b) Mẫu bentonite nghiền phân cấp sơ Error: Reference source not found Hinh 1.2: Cấu trúc tinh thể sét montmorillonite theo Alexandre Dubois (2000) Error: Reference source not found Hình 1.3 Cấu trúc MMT cho thấy hai lớp tứ diện trộn lẫn với lớp bát diện Những chấm đen vị trí thay đồng hình hình bát diện tứ diện (Grim, 1953) Error: Reference source not found Hinh 1.4.Cấu tạo đỉnh bentonite Error: Reference source not found Hình 1.5: Đồ thị biễu diễn phụ thuộc hàm lượng montmorillonite hàm lượng dung dịch Na2CO3 Error: Reference source not found Hình 1.6 : Đồ thị biễu diễn phụ thuộc hàm lượng montmorillonite hàm lượng Na2CO3 khan .Error: Reference source not found viii Hinh 1.7.Quá trình trao đổi cation alkylammonium cation xen kẽ vào tiểu cầu sét (Kornmann, 1998) Error: Reference source not found Hình 2.1 Đường chuẩn Mn 22 Hình 2.2 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Error: Reference source not found Hình 2.3 Dạng tuyến tính phương trình Lăng muaError: Reference source not found Hình 3.1 Đồ thẻ phụ thuộc hấp phụ vào thời gian Error: Reference source not found Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hấp dung vào lượng benton it Error: Reference source not found Hình 3.3 Mối quan hệ hấp dung nồng độ dung dịch Mn2+ Error: Reference source not found Hình 3.4 Mối quan hệ hấp dung pH .Error: Reference source not found Hình 3.5 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ mg/g bentonit vào tỷ lệ Error: Reference source not found ix LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, với phát triển công nghiệp, thương mại, dịch vụ… giới phải đương đầu với với vấn đề cấp bách: ô nhiễm kim loại nặng Từ nguồn thải nhà máy công nghiệp, kim loại nặng có mặt nhiều đối tượng, ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến sinh vật sức khỏe người Tuy nhiên, lượng lớn kim loại nặng có mặt nước nguồn nước thải nhà máy chưa qua xử lý Để tách ion kim loại nặng khỏi môi trường nước người ta dùng nhiều phương pháp khác : kết tủa, oxi hóa- khử, điện hóa, hấp phụ, chiết, trao đổi ion, hấp phụ vi sinh vật Trong hấp phụ kim loại nặng chất hấp phụ khác như: than hoạt tính khoáng sét có nguồn gốc tự nhiên…được sử dụng phổ biến Bentonite loại khoáng chất công nghiệp, cấu tạo chủ yếu từ khoáng vật nhóm sét smectic gồm có montmorillonite số khoáng chất khác Bentonit có khả trao đổi cation lớn có khả hấp phụ cao bentonite có ứng dụng rộng rãi công nghiệp Bentonite có nhiều ứng dụng thực tế xử lý làm vật liệu để xử lý kim loại nặng nước thải Tất điều vừa trình bày nói lên ý nghĩa khoa học thực tiễn lý việc lựa chon đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu khả hấp phụ Mn2+ bentonit Cổ Định – Thanh Hóa” Mục tiêu nghiên cứu đồ án là: - Biết cấu taọ ứng dụng bentonit - Biết phương pháp hoạt hóa bentonit - Biết trình hấp phụ ion kim loại bentonit - Biết yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ bentonit Đồ án gồm có nội dung sau: - Mở đầu - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Đối tượng phương pháp nghiên cứu - Chương 3: Kết thảo luận - Kết luận - Tài liệu tham khảo Quặng phơi khô, đập, nghiền nhỏ, tiến hành phân cấp thiết bị phân cấp hạt Quặng ngâm vào nước theo tỷ lệ R/L 1/5 sau phân cấp qua máy tuyển thuỷ cyclon lấy phần khoáng để nghiên cứu phần bùn không dùng đến Phần khoáng phơi khô, nghiền dùng để nghiên cứu Bảng 2.1: Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa Thành phần hóa học SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O MnO Cr2O4 SO3 Độ ẩm Mất nung Hàm lượng, % 47,47 4,92 22,79 0,18 8,94 0,23 0,01 0,16 0,13 0,07 12,60 9,20 2.2 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm hóa chất 2.2.1 Dụng cụ thiết bị - Cân phân tích (±0,0001g) Mettler Toledo (Thụy Sĩ) - Máy lắc SHEIL-LAB Hồng Kông - Bình tam giác :250ml - Bình định mức :100ml - Bình định mức :10ml - Cốc thủy tinh :100ml - Cốc thủy tinh :1000ml - Ống đong :100ml - Ống nghiệm, bình cầu thiết bị khác trình tiến hành thí nghiệm 2.2.2 Hoá chất - Mẫu Bentonit Cổ Định – Thanh Hóa tự nhiên nghiền nhỏ - Tinh thể Mangan sunfat MnSO4.H2O - Một số hóa chất khác phục vụ cho nhu cầu phân tích định lượng ion magan 19 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp xác định mangan dung dịch Trong em chọn phương pháp trắc quang để xác định phương pháp cho kết tương đối xác, nhanh Máy đo trắc quang 2.3.2.1.Phương pháp trắc quang phân tích mangan Có nhiều phương pháp xác định mangan dung dịch , điều kiện dụng cụ thí nghiệm hóa chất nên em chọn phương pháp trắc quang, phương pháp cho kết xác cao tương đối nhanh Nguyên tắc : Oxi hóa Mn 2+ thành MnO4 – theo phản ứng sau : 2Mn- + 5S2O8- + 8H2O = 2MnO4 +10 SO4 - + 16 H (1) Phản ứng xảy môi trường axit H2SO4 , HNO3 Có chất xúc tác AgNO3 Ta có số cân phản ứng là: K0 = 10 =101191,5 Gía trị k lớn, nên xem phản ứng xảy hoàn toàn theo chiều tạo Mn 2và nhanh , phù hợp với trình thực nghiệm Phản ứng (1) làm xuất màu hồng ion MnO4 – độ nhạy vào khoảng 5.10-5 ion-g/l Mn2- * Xây dựng đường chuẩn : Lấy cốc chịu nhiệt loại 50ml , cho vào cốc thể tích sau: 20 0,5 ;1;2;5;10;20;30;40;50 ml dung dịch chuẩn MnSO4 0,01mg/l Thêm vào cốc 2ml HNO3 đặc , 2ml AgNO3 , cho vào nước lọc 0,5g amonipersunfat, đun sôi đến 10 phút, để nguội cho vào bình định mức 100ml, định mức tới vạch nước cất đem đo mật độ quang bước sóng 523nm với dung dịch so sánh nước cất Bảng 2.2 Quan hệ mật độ quang D nồng độ Mn2+ STT Mn (mg/l) D 0 0,05 0,001 0,10 0,004 0,25 0,01 0,5 0,017 0,04 0,086 0,123 0,164 0,207 21 Hình 2.1 Đường chuẩn Mn *Xác định nồng độ Mn2- mẫu : Lấy thể tích xác định cho định mức nồng độ không nằm đường chuẩn vào cốc chịu nhiệt 100ml, thêm 2ml HNO đặc, 2ml H3PO4 (1:4) , nhỏ giọt AgNO3 kết tuả hết Cl- ,thêm 1-2 ml AgNO3 , để lắng lọc.Thêm 0,5g amonipersunfat vào nước lọc , đun đến gần sôi khoảng 10 phút, để nguội , cho vào bình định mức 100ml, định mức đến vạch nước cất, đo mật độ quang bước sóng 523nm Từ kết đo mật độ quang kết hợp với đường chuẩn ta xác định hàm lượng Mn2+ có mẫu X= C*1000/V X – hàm lượng mangan (mg/l) C – nồng độ sắt tìm từ đường chuẩn (g/l) V – thể tích mẫu lấy xác định (l) 2.3.2 Phương pháp xác định hấp dung bentonite Mn2+ 2.3.2.1 Phương pháp xác định hấp dung Bentonit Mn2+ *Phương pháp xác định hấp dung bentonite Mn2+ : Mô tả thí nghiệm: dung dịch Mn 2+ có nồng độ khác nằm vùng từ 0,005g/l đến 5g/l chuẩn bị cách hòa tan MnSO 4.H2O nước axit hóa axit đến pH = Cân 2g bentonit cho vào bình nón chứa 50ml dung dịch chứa Mn 2+với nồng độ khác Đậy kín bình cho vào máy khuấy với tốc độ 140 vòng/phút thời gian 3h Sau lấy lọc phễu thủy tinh giấy lọc.Các dung dịch đầu dung dịch lọc tương ứng đem phân tích trắc quang theo phương pháp nêu Thí nghiệm tiến hành nhiệt độ phòng Lượng ion hấp phụ bentonit (mg/g) xác định từ chênh lệch nồng độ trước sau hấp phụ Dung lượng hấp phụ tính theo công thức: a= [(Co – C)*V]/m Trong đó: a dung lượng hấp phụ bentonit (mg/g) Co nồng độ ion kim loại dung dịch đầu (g/l) C nồng độ ion kim loại cân thiết lập (g/l) m khối lượng bentonit dùng để hấp phụ (g) V thể tích dung dịch kim loại (l) Các số liệu xử lý theo phương trình đằng nhiệt Lăng mua 22 *Xử lý số liệu hấp phụ đẳng nhiệt theo phương pháp Lăng mua Có nhiều phương trình thực nghiệm lý thuyết đưa mô tả hấp phụ phương trình Frenlich, phương trình Lăng mua, phương trình Gip, sử dụng phương trình Lăng mua để tính toán thông số đơn giản phù hợp với số liệu thực nghiệm Phương trình Lăng mua: A = a*b*C/(1+b*C) A – Lượng chất bị hấp phụ 1g chất hấp phụ mg/g a – lượng chất bị hấp phụ cực đại mg/g b – số C – nồng độ lúc cân Dạng đồ thị phương trình Lăng mua Phương trình Lăng mua viết lại thành A=a*C/(C+1/b) Nếu C > 1/b A = a nghĩa lượng hấp phụ số đường biểu diễn đường song song với trục hoành Vùng nồng độ trung gian đường biểu diễn đường cong Hình 2.2 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Hình 2.3 Dạng tuyến tính phương trình Lăng mua Để tính toán thông số ta viết phương trình dạng khác 23 a*b*C/A = + b*C C/A = 1/b*a + 1/a Theo phương trình C/A phụ thuộc bậc vào C đường biểu diễn cắt trục tung M ta có: OM = 1/(a*b) tan α = a Từ hai phương trình ta tính thông số, từ đánh giá khả hấp phụ qua a Các giá trị hấp phụ cực đại phần sau tính theo công thức CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định thời gian đạt cân hấp phụ Mô tả thí nghiệm: pha dung dịch Mn2+ 2g/l Lấy bình nón, cân bình 2g bentonit, cho vào bình 50ml dung dịch Mn 2+ với nồng độ trên, đậy kín cho vào máy lắc với tốc độ 140 vòng/phút thời gian lắc khác :1 ;1,5 ;2; 2,5; 3; 3,5;4 h sau khoảng thời gian lấy dung dịch lọc với giấy lọc tiến hành xác định nồng độ dung dịch, hấp dung bentonit xác định theo công thức: a= [(Co – C)*V]/m Trong đó: a dung lượng hấp dung dung dịch (mg/ml) ; Co nồng độ dung dịch ban đầu trước lắc (g/l) ; C nồng độ dung dịch ban đầu sau lắc (g/l); m khối lượng bentonit (g); V thể tích mẫu xác định (l) Kết khảo sát phụ thuộc hấp dung Mn 2+ vào thời gian đưa bảng 3.1 hình 3.1 24 Bảng 3.1: Mối quan hệ mật độ quang thời gian đạt cân hấp phụ Thời gian khuấy ( h ) Nồng độ cân Mn2+ (g/.l) Hấp dung A ( mg/g) 1.5 2.5 3.5 1.92 1.824 1.713 1.628 1.567 1.568 1.568 2.66 5.86 9.56 12.4 14.43 14.44 14.44 Hình 3.1 Đồ thể phụ thuộc hấp phụ vào thời gian * Nhận xét : - Khi thời gian hấp phụ thay đổi từ 0,5 đến 4h, lượng Mn 2+ dung dịch bị hấp phụ biến đổi tỉ lệ thuận theo thời gian - Hiện tượng thực nghiệm thu giải thích sau : Qúa trình hấp phụ phản ứng cân trao đổi ion : Ca2+(bentonit) + Mn2+aq Ca2+aq + Mn2+(bentonit) Sự chênh lệch hóa ion dung dịch khe xốp bentonit động lực thúc đẩy trình trao đổi ion xảy Lúc đầu nồng độ Mn2+ dung dịch cao, cân chuyển dịch sang phải Đến thời gian (3h), hóa ion Ca2+, Mn2+ bentonit nhau, phản ứng đạt đến giá trị cân bằng, lượng ion Mn2+ bị hấp phụ cực đại nhiệt độ thời gian khảo sát -Ngoài ion Mn2+ bị hấp phụ vật lý khe xốp trung hòa điện 25 bề mặt bentonit Quá trình đơn giản khuyếch tán ion từ dung dịch vào lỗ xốp chứa nước, lượng ion kim loại khuyếch tán vào lỗ xốp số điều kiện nồng độ , nhiệt độ khảo sát Vậy thời gian 3h thời gian tối ưu cho hấp phụ bentonite 2+ Mn 3.2.Ảnh hưởng lượng bentonit dùng để hấp phụ Tiến hành thí nghiệm: Lấy bình nón, cho vào bình 0,25; 0,5; 1; 2; 3g bentonit sau cho tiếp 50 ml dung dịch Mn2+ có nồng độ 1g/l Tiến hành máy lắc từ với tốc độ 140 vòng/phút thời gian 3h Lấy dung dịch đem lọc giấy lọc xác định nồng độ Mn2+ dung dịch Xác định hấp dung dung dịch theo công thức A = (Co – C )*V/m Kết phụ thuộc hấp dung vào lượng bentonit đưa bảng 3.2 hình 3.2 Bảng 3.2 Kết phụ thuộc hấp dung vào lượng bentonit Khối lượng bentonit (g) 0.25 0.5 Nồng độ cân Mn2+ (g/l) 0.97 0.92 0.706 0.408 0.106 Hấp dung (mg/g) 14.7 26 14.8 14.9 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hấp dung vào lượng bentonit Nhận xét: Khi tăng lượng bentonit từ 0,25g/50ml đến 3g/50ml hấp dung hiệu suất hấp phụ tăng Nhưng tiếp tục tăng lượng bentonit lên hiệu suất hấp phụ hấp dung không tăng lượng cation trao đổi bentonit đủ Từ đồ thị ta nhận thấy lượng bentonit tốt dùng để hấp phụ 50ml Mn2+ 1g/l 1g 3.3 Ảnh hưởng nồng độ chất bị hấp phụ Tiến hành thí nghiệm cách pha nồng độ Mn2+ khác nhau: 2;1,5; 1; 0,5; 0,25; 0,1 g/l Lấy bình nón, cho vào bình 2g betonit sau cho tiếp 50ml dung dịch Mn2+ có nồng độ tương ứng nêu Lắc máy lắc với tốc độ 140 vòng/phút thời gian 3h Lấy dung dịch đem lọc giấy lọc xác định nồng độ Mn2+ dung dịch Xác định hấp dung dung dịch theo công thức: A= (Co – C )*V/m Kết mật độ quang ảnh hưởng nồng độ chất hấp phụ đưa bảng 3.3 hình 3.3 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc hấp dung A vào nồng độ dung dịch Mn 2+ C0 ( g/l ) 1.5 0.5 C ( g/l ) 0.976 0.981 0.592 0.2219 0.0147 0.004 A ( mg/g) 25.6 25.5 20.4 13.9 9.2 4.8 27 0.25 0.1 Hình 3.3 Mối quan hệ hấp dung nồng độ dung dịch Mn2+ * Nhận xét: Từ bảng ta nhận thấy đường trao đổi đẳng nhiệt có dạng đường Langmuir: A= a.b.C (*) 1.b.C Trong đó: A :là hấp dung a: lượng chất bị hấp phụ cực đại hay hấp dung cực đại phụ thuộc vào chất chất hấp phụ, chất bị hấp phụ nhiệt độ b : số C: nồng độ cân Từ cân trao đổi ion: Na+, K+ (bentonit ) + Mn 2+ aq ⇒ Na+, K+aq + Mn2+ (bentonit) Sự trao đổi ion phụ thuộc vào chất bentonit, nhiệt độ, khuếch tán ion kim loại kích thước lỗ xốp bề mặt vật liệu Ở điều kiện khảo sát có nồng độ ion kim loại thay đổi, tương ứng với nồng độ cân hấp phụ thay đổi Do đó: + Với nồng độ ion kim loại nhỏ ( C nhỏ ) bC [...]... đất Số dẻo Phân loại 0 Cát 0–7 Cát pha 7 – 17 Đất thịt > 17 Đất sét Những số liệu đo đạc cho thấy bentonite Cổ Định – thanh Hóa có tính dẻo (với trị số dẻo là 41,73) 1.1.6 Hoạt hóa bentonite Cổ Định – Thanh Hóa: Trong giới hạn của đề tài em chỉ sử dụng phương pháp hoạt hóa bằng sôđa Hoạt hóa bằng dung dịch Na2CO3: Khả năng hấp phụ của bentonite phụ thuộc vào điều kiện hoạt hóa nó như: bản chất của Na2CO3,... quặng bentonite nguyên khai và đã được nghiền sơ bộ chỉ ra trong hình 1.1 (a) (b) Hinh 1.1: Mẫu bentonite a) mẫu quặng bentonite nguyên khai b) Mẫu bentonite đã được nghiền phân cấp sơ bộ 1.1.1.2.Thành phần hóa học của bentonite Cổ Định – Thanh Hóa Các mẫu bentonite nguyên khai lấy về từ mỏ Cổ Định – Thanh Hóa sau khi xử lý mẫu được tiến hành phân tích hóa học tổng số, hóa lý học và hoạt hóa để khảo... đòi hỏi năng lượng Năng lượng của quá trình đề hyđrat hoá được cung cấp bởi sự hấp phụ toả nhiệt Sự loại bỏ nước khỏi ion là quá trình thu nhiệt, dường như sự thu nhiệt của quá trình đề sonvat vượt quá nhiệt độ do sự hấp phụ phát ra nên giá trị năng lượng tự do ∆G0 âm, quá trình hấp phụ là tự diễn biến 1.2.2 Khả năng hấp phụ Khả năng hấp phụ của bentonite phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của bentonite,... Phương pháp nhiệt vi sai khoáng vật Montmorillonite 8 – 22 8 – 22 Hydromica 8 – 15 10 – 13 Chlorite 10 – 20 12 – 17 Kaolinit 10 – 14 8 – 10 Thạch anh 7 – 15 Felspat 5–8 Hydrogowtit 7 – 10 6–8 Canxi ít Những dẫn liệu được trình bày ở bảng 1.1 và cho thấy thành phần khoáng vật của bentonite Cổ Định – Thanh Hóa có Chlorit 10%, hydromica 10%, montmorillonite 8 – 22 % Tuy nhiên không chỉ khoáng sét montmorilonite;... thấp dễ trao đổi hơn các ion hoá trị cao Ion cùng hoá trị, bán kính càng nhỏ thì khả năng trao đổi càng lớn Do bentonite là vật liệu xốp có cấu trúc lớp, chúng có các điện tích bù trừ trong mạng lưới nên có khả năng hấp phụ các ion im loại Khả năng hấp phụ của bentonite phụ thuộc vào điện tích âm bề mặt và lượng cation bù trừ trong mạng lưới Bentonite có thể hấp phụ tốt các ion kim loại nặng, khả năng. .. thu khá cao ( CEC: 46 – 48 me)(1) Kiềm thổ chiếm chủ yếu trong hệ hấp phụ - trao, độ bão hòa bazơ cao, nhưng ion kali và natri trong hệ hấp phụ thấp Trong sét bentonite Cổ Định – Thanh Hóa, Mg chiếm tỷ lệ tuyệt đối, cũng phải tính đến một tỷ lệ không nhỏ các dạng hydroxit Fe có trong bentonite Cổ Định khi độ ẩm của sét cao Tuy nhiên có thể nhận định rằng bentonit Việt Nam là loại bentonite kiềm thổ và... điện tích âm trên bề mặt của bentonite giảm đi, dẫn đến khả năng hấp phụ kém đi Theo khảo sát pH thích hợp để hấp phụ tốt nhất là 4 1.2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ Vì quá trình hấp phụ là toả nhiệt nên khi nhiệt độ tăng thì không có lợi cho quá trình hấp phụ, sự hấp phụ thuận lợi khi nhiệt độ thấp, nhưng các ion kim loại trong dung dịch nước bị bao phủ bởi các lớp sonvat, vì vậy để hấp phụ lớp sonvat... kết với 15 nhau, làm giảm khả năng hấp phụ, vì vậy phải tiến hành lắc để chúng phân tán làm cho sự tiếp xúc giữa ion và bentonite tốt hơn 1.2.3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ bentonite/dung dịch (tỷ lệ R/L) Tỷ lệ khối lượng của chất hấp phụ và thể tích của dung dịch hấp phụ ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của ion kim loại trên bentonit với mỗi kim loại có một tỷ lệ xác định là tối ưu, phụ thuộc vào nồng độ của... dùng bentonite làm vật liệu tách chất Đây cũng là điểm khác nhau giữa chất hấp phụ khác và bentonite Do sự dư hoá trị trên các nguyên tử của các nút mạng tinh thể cho nên bentonite là một chất hấp phụ phân cực và vì vậy nó sẽ ưu tiên hấp phụ các chất phân cực Tuy nhiên bentonite vẫn có thể hấp phụ các chất không phân cực do lực Van der Waals và tương tác hấp phụ chủ yếu là tương tác cảm ứng Bề mặt bentonite... hóa học Kết quả phân tích xem các bảng 1.2 Bảng 1.2 Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa Thành phần hóa học Hàm lượng, % 3 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O MnO Cr2O4 SO3 Độ ẩm Mất khi nung 47,47 4,92 22,79 0,18 8,94 0,23 0,01 0,16 0,13 0,07 12,60 9,20 Các số liệu phân tích trên đây được cho thấy bentonite của Thanh Hóa có phản ứng trung tính đến hơi kiềm, N, P2O5, K2O thấp, dung tích hấp