nghiên cứu khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm bằng than trấu

- Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ AOX- Adsorbable Organohal

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MÀU NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG THAN TRẤU

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

NGUYÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MÀU NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG THAN TRẤU

MÃ SỐ: SV104 - 2009

THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT

LỜI CẢM ƠN

Sau hơn 9 tháng tìm hiểu và nghiên cứu, nay nhóm chúng em đã hoàn thành đề tài Ngoài sự nỗ lực và có gắng của cả nhóm, chúng em còn nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của ban lãnh đạo khoa CNHH và TP, cùng các Thầy cô trong bộ môn công nghệ môi trường, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành đề tài

- Lời đầu tiên, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Văn Sức Thầy

đã hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài Giúp chúng em hiểu về một lĩnh vực mới khi bước đầu làm quen với nghiên cứu khoa học

- Nhóm xin chân thành cảm ơn cô Lê Thị Bạch Huệ cùng với các Giáo viên bộ môn công nghệ môi trường đã tạo điều kiện cho chúng em sử dụng phòng thí nghiệm và các thiết bị trong quá trình thực hiện đề tài

- Xin gửi lời cảm ơn đến :

 Phòng quản lý khoa học – Hợp tác quốc tế và đào tạo sau đại học và phòng kế hoạch tài chính đã cho phép nhóm chúng em thực hiện đề tài

 Thư viện trường ĐHSPKT-TPHCM đã tạo điều kiện cho chúng em mượn tài liệu nghiên cứu

- Cảm ơn các bạn lớp 07 MT đã giúp đỡ nhóm trong thời gian thực hiện đề tài

Trong suốt thời gian nghiên cứu không tránh khỏi những điều thiếu sót, rất mong sự góp ý của thầy, cô và các bạn để đề tài hoàn thành được tốt hơn

Tp Hồ Chí Minh ngày 30 tháng 07 năm 2010

Nhóm thực hiện đề tài

MỤC LỤC

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ……… … 1

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU ……….… Error! Bookmark not defined 1.1 Giới thiệu sơ lược về nước thải dệt nhuộm …… …… Error! Bookmark not defined 1.2 Sự cần thiết của đề tài……… … 3

1.3 Mục đích đề tài……… ….3

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu… ……… ….3

1.5 Đối tượng nghiên cứu……… ……….…… ……3

1.6 Phạm vi nghiên cứu……… … 4

1.7 Phương pháp nghiên cứu……… …….4

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 5

2.1 Tổng quan về vật liệu hấp phụ (tro trấu) 5

2.2 Tổng quan về chất cần hấp phụ (thuốc nhuộm baz Malachite Green) 7

CHƯƠNG 3 LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ……… ……… 11

3.1 Cơ sở lý thuyết hấp phụ……… …….11

3.2 Cân bằng và đẳng nhiệt hấp phụ (Thuyết Langmuir và thuyết Freundlich) ……… ……12

CHƯƠNG 4 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, HÓA CHẤT……….……… 16

4.1 Dụng cụ……….…….16

4.2 Thiết bị……….………16

PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ………18

CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM……… 18

5.1 Xử lý tro trấu……….18

5.2 Pha dung dịch thuốc nhuộm……… 18

5.3 Pha dung dịch KNO3 18

5.4 Pha các dung dịch HCl, HNO3, NaOH……….… 18

5.5 Khảo sát pH theo thế deta……… 18

5.6 Khảo sát sự ảnh hưởng của tro trấu đến pH………18

5.7 Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến sự thể hiện màu thuốc nhuộm……….18

5.8 Khảo sát sự ảnh hưởng của tro trấu đến pH của dung dịch sau khi lắc với tro trấu………18

5.9 Lập đường chuẩn nước màu nhuộm……… ……… 18

5.10 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lắc………20

5.11 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng tro trấu……….…….20

5.12 Khảo sát phương trình đẳng nhiệt hấp phụ……….……….20

CHƯƠNG 6 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT……… ………….21

6.1 Kết quả chụp SEM, FT-IR, BET ……… ………….21

6.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đối với dung dịch thuốc nhuộm ………….…….……22

6.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tro trấu đến dung dịch thuốc nhuộm ………22

6.4 Kết quả khảo sát thế deta ……….……….…24

6.5 Đặc trưng cơ bản của tro trấu ……….24

6.6 Đường chuẩn dung dịch thuốc nhuộm……….……24

6.7 Kết quả khảo sát thời gian tiếp xúc……….….25

6.8 Kết quả khảo sát hàm lượng………26

6.9 Kết quả khảo sát phương trình đẳng nhiệt hấp phụ……….26

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ….29

I Kết luận 29

1 Tính khoa học……… … 29

2 Tính khả thi của đề tài……… ….29

3 Thiếu xót và hạn chế……… ……29

II Kiến nghị ….30

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31

PHỤ LỤC……….….32

PHẦN I

ĐẶT VẤN ĐỀ

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

1.1 Giới thiệu sơ lược về nước thải dệt nhuộm:

- Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của quá trình công nghiệp hoá đất nước, chất thải công nghiệp cũng đang ngày một gia tăng về khối lượng, đa dạng về chủng loại, đòi hỏi phải có nhận thức đúng đắn và đầu tư thích đáng cho vấn đề xử lý

- Nước thải dệt nhuộm là sự tổng hợp nước thải phát sinh từ tất cả các công đoạn hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bóng sợi, nhuộm in và hoàn tất Theo phân tích của các chuyên gia, trung bình, một nhà máy dệt nhuộm sử dụng một lượng nước đáng kể, trong đó, lượng nước được

sử dụng trong các công đoạn sản xuất chiếm 72,3%, chủ yếu là trong công đoạn nhuộm và hoàn tất sản phẩm Xét hai yếu tố là lượng nước thải và thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải, ngành dệt nhuộm được đánh giá là ô nhiễm nhất trong số các ngành công nghiệp

- Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ (AOX- Adsorbable Organohalogens), muối trung tính làm tăng tổng hàm lượng chất rắn, nhiệt độ cao (thấp nhất

là 40°C) và pH của nước thải cao do lượng kiềm trong nước thải lớn Trong số các chất ô nhiễm có trong nước thải dệt nhuộm, thuốc nhuộm là thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt là thuốc nhuộm azo không tan – loại thuốc nhuộm được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, chiếm 60-70% thị phần Thông thường, các chất màu có trong thuốc nhuộm không bám dính hết vào sợi vải trong quá trình nhuộm mà bao giờ cũng còn lại một lượng dư nhất định tồn tại trong nước thải Lượng thuốc nhuộm dư sau công đoạn nhuộm có thể lên đến 50% tổng lượng thuốc nhuộm được sử dụng ban đầu Đây chính là nguyên nhân làm cho nước thải dệt nhuộm có độ màu cao, và nồng độ chất ô nhiễm lớn

- Các loại phẩm nhuộm chủ yếu được sử dụng trong dệt nhuộm bao gồm:

 Phẩm nhuộm phân tán: Là phẩm nhuộm không tan trong nước nhưng ở dạng phân

tán trong dung dịch và có thể phan tán trên sợi, mạch phân tử thường nhỏ Có thể có nhiều họ khác nhau: anthraquinon, nitroanilamin…

 Phẩm nhuộm trực tiếp: Dùng để nhuộm vải cotton trong môi trường kiềm, thường là

muối sunfonat của hợp chất hữu cơ: R-SO3Na kém bền với ánh sáng khi giặt

 Phẩm nhuộm axit: Đa số những hợp chất sulfo chứa một hay nhiều nhóm SO3H và một vài dẫn xuất chứa nhóm COOH dùng nhuộm trực tiếp các loại tơ sợi chứa nhóm bazo như : len , tơ , poliamide

 Phẩm nhuộm hoạt tính: Có công thức tổng quát: S – F – T = X Trong đó F: Phân tử

mang màu; S: nhóm tan trong nước (SO3Na, COONa) ; T: gốc mang phản ứng(có thể là nhóm Clo hay vinyl ); X: nhóm có khả năng phản ứng

 Phẩm nhuộm hoàn nguyên: Bao gồm các họ màu khác nhau như: indigo, dẫn xuất

anthraquinon, phẩm sulfua dung để chỉ sợi bông visco, sợi tổng hợp

- Thành phần nước thải dệt nhuộm rất đa dạng, bao gồm:

 Phẩm nhuộm

 Chất hoạt động bề mặt

 Chất điện ly

 Chất ngậm

 Chất tạo môi trường

 Tinh bột, chất ôxi hóa

 Các loại hóa chất đặc trưng hòa tan dưới dạng ion và các kim loại nặng

 Nước thải sinh ra từ dệt nhuộm thường có nhiệt độ cao,độ màu cao, độ pH lớn, chứa nhiều loại hóa chất, thuốc nhuộm khó phân hủy

- Thành phần và tính chất của nước thải thay đỏi liên tục trong ngày Nhất là tại các nhà máy sản xuất theo quy trình gián đoạn, các công nghệ như giặt, nấu tẩy, nhuộm đều thực hiện trên

1.2 Sự cần thiết của đề tài:

- Vì có nhiều thành phần độc hại nên nước thải dệt nhuộm là nguồn gây ra ô nhiễm đến môi trường và sức khỏe con người, trong đó: độ màu, pH , TS , COD, nhiệt độ vượt quá tiêu chuẩn cho phép Hàm lượng chất bề mặt đôi khi quá cao , khi thải vào nguồn nước sông , kênh rạch tạo một màng nổi trên bề mặt, ngăn cản sự khuếch tán oxi vào môi trường nước gây nguy hại cho hoạt động cảu thủy sinh vật Mặt khác, một số hóa chất chứa kim loại như crôm, nhân thơm, các phần chứa độc tố không những có thể hủy diệt sinh vật mà còn gây hại trực tiếp đến sức khỏe của người dân sống ở khu vực lân cận

- Điều quan trọng là độ màu quá cao, việc xả thải liên tục vào nguồn nước đã làm cho độ màu tăng dần, dẫn đến hiện trạng nguồn nước bị nhiễm màu Các thuốc nhuộm thừa có khả năng hấp phụ ánh sáng ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng vào nước, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lường nguồn nước và đời sống thủy sinh vật

- Chính vì vậy việc tìm hiểu thành phần của nước thải dệt nhuộm cùng với việc nghiên cứu xử

lý là rất cần thiết

1.3 Mục đích đề tài:

Nghiên cứu khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm bằng tro trấu

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu:

- Tìm kiếm thông tin liên quan đến đề tài

- Tham khảo ý kiến từ chuyên gia

- Tiến hành thí nghiệm, khảo sát thực nghiệm

- Chọn lọc ,xử lý thông tin

- Thống kê và xử lý số liệu

- Kết luận và kiến nghị

1.5 Đối tƣợng nghiên cứu:

- Dung dịch nước màu nhuộm bazơ, Malachite Green

- Tro trấu chưa qua xử lý hóa chất, được sấy ở 80°C trong 5 h

1.6 Phạm vi nghiên cứu:

- Tổng quan về nước màu nhuộm Malachite Green

- Tổng quan về tro trấu

- Tìm hiểu các phương pháp hấp phụ

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của tro trấu đối với nước màu dệt nhuộm

1.7 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp lý thuyết: Thu thập và nghiên cứu tài liệu, định hướng các bước thực hiện Thừa kế và vận dụng các phương pháp đã công bố

- Phương pháp thực nghiệm: tiến hành lấy mẫu nước thải dệt nhuộm ( vì quy mô nhỏ nên sử dụng thuốc nhuộm pha trực tiếp tại phòng thí nghiệm ), tro trấu không qua xử lý hóa chất,

khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm của tro trấu

- Phương pháp mô phỏng bằng đồ thị, và xử lý số liệu trong excel

- Phương pháp chuyên gia: Là công cụ đắc lực khi gặp những vấn đề khó khăn trong nghiên cứu Có thể tham khảo ý kiến chuyên gia như gặp mặt trực tiếp trao đổi về vấn đề cần nghiên cứu

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về vật liệu hấp phụ (Than trấu):

- Nước ta với ngành nghề truyền thống là chuyên canh cây lúa nước, sản lượng xuất khẩu gạo

đứng thứ 2 trên thế giới

- Sản xuất đạt khoảng 34 – 35 triệu tấn/ năm, tương đương 16 – 17 triệu tấn vỏ trấu.Như vậy hằng năm lượng vỏ trấu thải ra là rất lớn cần có phương án sử dụng hợp lý tránh lãng phí và gây

ô nhiễm môi trường

Trạng thái tự nhiên của vỏ trấu

Hình 2.1: cấu trúc của hạt lúa

- Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát Trong vỏ trấu chứa khoảng

- Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loài sinh vật không thể sử dụng trực tiếp được Mặt khác liên kết hydro được thực hiện giữa các nhóm định chức của tro và thuốc nhuộm như : hydroxyl, nhóm amin, nhóm amít và nhóm carboxyl Khi phân tử thuốc nhuộm tiếp cận với tro ở khoảng cách cần thiết thì lực liên kết hydro sẽ phát sinh

do tương tác của các nhóm định chức với nhau Năng lượng của một mối liên kết hydro không lớn nhưng tổng năng lượng của nhiều liên kết hydro của cả phân tử thuốc nhuộm với vật liệu thì đáng kể Acid galacturonic trong peptin là những vị trí liên kết mạnh với các cation

- Ngoài ra, Cellulose trong bề mặt tro xốp, giữa xơ sợi cellulose và màu còn các lực liên kết hóa học khác như liên kết cầu hydro được tạo thành nhờ sự kết hợp bằng nguyên tử hydro với các nguyên tử có độ âm điện cao hơn, ví dụ lực liên kết cầu hydro giữa các nhóm –NH, OH … của thuốc nhuộm trực tiếp với các nhóm OH trong xơ sợi cellulose

- Do đó bằng liên kết này vỏ trấu trở thành vật liệu tốt được sử dụng để hấp phụ màu

- Sau khi đốt, than trấu có chứa trên 90% là silic oxyt, đây là thành phần được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực

Bảng : các thành phần trong than trấu Thành phần cấu thành %

Ứng dụng của than trấu trong thực tế:

- Được sử dụng làm phân bón do trấu chứa nhiều kali dùng để cải tạo đất rất tốt, đối với đất bạc màu chai cứng thì trấu làm đất tơi xốp lại, tro trấu có hàm lượng khoáng nhiều dùng để bón cho hoa màu

- Tinh chế làm giàu silicat

- Sản xuất aerogel cách nhiệt từ silicat được tinh chế từ tro trấu

2.2 Tổng quan về chất cần hấp phụ (Thuốc nhuộm baz Malachite Green):

Sơ lược về Malachite Green

- Thuốc nhuộm bazơ là những hợp chất màu có cấu tạo khác nhau, hầu hết chúng là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ

- Cấu tạo trong phân tử thuốc nhuộm bazơ có nhóm mang màu thường là nhóm azo-N=N- và nhóm trợ màu thường là nhóm NH2, NR2 … ngoài ra còn có gốc NH4+, Cl-, SO42- … vì vậy chúng dễ tan trong nước

- Khi tan trong nước dễ bị kết tủa dưới tác dụng của bicacbonat, nhưng trong nước mềm (ít ion Ca2+ và Mg2+) hoặc khi có mặt của axít axetic hoặc các axít khác thì thuốc nhuộm bị hòa tan tạo thành dung dịch đa phân tử không bị thủy phân Muối hòa tan đến nồng độ tối đa có thể đun nóng tới 60 - 75oC

- Malachite green có tên khoa học là Triphenylmethane, đuợc gọi là basic green 4 hay victoria

green B, Malachite green là một hóa chất thường ở dạng bột mịn,tinh thể có màu xanh lục thẫm, tan trong nước, có màu xanh được dùng để nhuộm tơ, vải, giấy và da

- Malachite green có công thức hoá học là : C 23 H 25 N 2 Cl

- Cấu tạo phân tử:

- Khi đi vào cơ thể sinh vật Malachite green bị phân huỷ thành chất chuyển hoá (metabolite) là Leucomalachite Green (LMG)

Các Ứng Dụng Của Malachite green

Trong công nghiệp

- Trong ngành công nghiệp Malachite green hay dùng để nhuộm các nguyên vật liệu như da,

tơ, vải, sợi và giấy.Ngoài ra MG cũng được dùng trong phòng thí nghiệm để làm dung dịch nhuộm vi khuẩn,và bào tử của nó, làm chỉ thị màu pH; chuyển màu ở pH = 1: vàng (axit),

xanh lục (kiềm)

Trong thuỷ sản

- Chất Malachite green (MG) đã được giới nuôi trồng thủy sản trên thế giới sử dụng 1 cách

rộng rãi từ lâu và được dùng rất phổ biến trên thế giới để xử lý nước và để sát nấm ( loại

saprolegnia ssp) cũng như để sát ký sinh trùng nhóm nguyên sinh vật ( protozoa ) và bệnh

nấm ký sinh trên trứng cá, cá và các loại sò hến (loài nhuyễn thể) như phòng trị các bệnh nấm thủy mi, bệnh trùng quả dưa … Đó là một loại thuốc trừ nấm rất công hiệu và thường được dùng để tẩy trùng trong các hồ gây cá giống và trong các mô hình nuôi trồng thủy sản

- Vì là một hóa chất có hiệu quả trong việc điều trị bệnh cá và lại rẻ tiền nên Malachite green được các hộ nuôi thủy sản sử dụng nhiều dẫn đến việc hóa chất này đã bị phát hiện còn tồn lưu bên trong cơ thể của một số loài thủy sản

Tác Hại Của Malachite Green

- Chất Leucomalachite green (LMG) là chất phát sinh trong quá trình chuyển hóa của MG và thường còn tồn dư trong cá một thời gian lâu, ngay cả khi không còn thấy MG nữa

- Thí nghiệm cho thấy MG và LMG làm hại gan, làm biến đổi tuyến giáp trạng , gây ra tình trạng mất máu , làm đột biến thay đổi gene (mutagenic) và gây cancer ( carcinogenic) trên loài chuột thí nghiệm Qua việc thẩm định các kết quả trên , giới khoa học đưa ra kết luận rằng MG và LMG là 2 chất nguy hại có tiềm năng gây ung thư cho người

- Một nghiên cứu khác về độc tính của Malachite green và Leucomalachite green được tiến hành trong thời gian 2 năm của Trung tâm Nghiên cứu Độc tố Quốc gia Hoa Kỳ cho thấy có biểu hiện gây ung thư của Leucomalachite green trên chuột nhắt cái Ngoài ra,

Leucomalachite green còn là chất gây đột biến trong cơ thể của các loài động vật

- Theo Thạc sĩ Từ Thanh Dung- Khoa Thủy sản -Trường Đại học Cần Thơ, thì Malachite green là một hóa chất có thể gây bệnh ung thư, ảnh hưởng đến sức khoẻ con người nên đã bị cấm sử dụng và được kiểm tra nghiêm ngặt về dư lượng có trong thực phẩm ở nhiều nước

trên thế giới

CHƯƠNG 3: LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ

3.1 Cơ sở lý thuyết về phương pháp hấp phụ:

- Trong hoá học hấp phụ là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chât lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn xốp Chất khí hay hơi được gọi là chất bị hấp phụ (adsorbent), chất rắn xốp dùng để hút khí hay hơi gọi là chất hấp phụ (adsorbate) và những khí không bị hấp phụ gọi là khí trơ Quá trình ngược lại của hấp phụ gọi là quá trình giải hấp phụ hay nhả 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 hoá học

Hấp phụ vật lý:

- Là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực hấp phụ có bản chất vật lí và không hình thành liên kết hóa học, được thể hiện bởi các lực liên kết yếu như liên kết Van Đơ Van, lực tương tác tĩnh điện hoặc lực phân tán London

- Khi chất bị hấp phụ và chất hấp phụ tương tác với nhau bằng lực Van der Waals thì nhiệt hấp

phụ có giá trị thấp và chất bị hấp phụ dễ bị giải hấp phụ

Hấp phụ hoá học:

- Là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực có bản chất hóa học

- Hấp phụ hóa học thường xảy ra ở nhiệt độ cao với tốc độ hấp phụ chậm Nhiệt hấp phụ hóa học khoảng 80-400 kJ/mol, tương đương với lực liên kết hoá học Hấp phụ hóa học thường kèm theo

sự hoạt hoá phân tử bị hấp phụ nên còn được gọi là hấp phụ hoạt hoá Hấp phụ hóa học là giai đoạn đầu của phản ứng xúc tác dị thể

- Chất hấp phụ là chất có bề mặt thực hiện hấp phụ Chất hấp phụ thường ở dạng rắn

- Chất bị hấp phụ là chất bị hút, dính lên bề mặt của chất hấp phụ

- Lực liên kết trong quá trình hấp phụ có thể là lực hút tĩnh điện, lực định hướng, lực tán xạ, trong trường hợp lực đủ mạnh có thể gây ra liên kết hóa học hay tạo phức, trao đổi ion Theo thuyết Langmuir nguyên nhân của sự hấp phụ là:

 Sự có mặt những phần tử hóa trị không bão hòa trên bè mặt chất hấp phụ Khi hấpphụ do tác dụng lực hóa trị mà sinh ra liên kết hóa học

 Khoảng cách tác dụng của lực hóa trị rất ngắn không quá đường kính phân tử do

đó chỉ hấp phụ một lớp

 Quá trình hấp phụ chỉ xảy ra những điểm đặc biệt gọi là tâm hấp phụ chứ không xảy ra trên toàn bộ bề mặt chất hấp phụ Hoạt tính chất hấp phụ phụ thuộc vào số lượng tâm hấp phụ

3.2 Cân bằng và đẳng nhiệt hấp phụ:

Trong hấp phụ chúng ta chú ý đến các đặc điểm sau:

- Khả năng hấp phụ của một chất hấp phụ cho biết khối lượng chất hấp phụ cần thiết phải sử dụng hay thời gian hoạt động của sản phẩm thu được cho một chu kỳ hoạt động

- Tốc độ hấp phụ cho phép định lượng quy mô, độ lớn của thiết bị để đạt tới chất lượng của sản phẩm như mong muốn

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ:

 Bản chất của chất hấp phụ

 Nhiệt độ môi trường

 Áp suất

 Nồng độ chất hấp phụ, chất bị hấp phụ

 Thời gian tiếp xúc của các pha

Trong quá trình hấp phụ, khả năng hấp phụ của một chất rắn tăng lên khi nồng độ chất hấp phụ lớn lên (nhiệt độ không đổi) Ta xét hệ hai cấu tử, gọi khả năng hấp phụ của một chất là qe , nồng

độ chất hấp phụ là C , ta có phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa là qe và C:

qe = f (C) (2.1) Nếu gọi C0 và Ce là nồng độ chất bị hấp phụ ở trạng thái ban đầu và trạng thái cân bằng; V là thể tích dung dịch, m là khối lượng chất hấp phụ, thí nghiệm ở trạng thái tĩnh ta có thể xác định :

V m

C C

q e ( 0  e)

THUYẾT HÓA HỌC LANGMUIR

Xuất phát từ kinh nghiệm, hấp phụ Langmuir được định nghĩa như sau:

e

e

bC

abC m

- x/m: Khối lượng chất bị hấp phụ trên 1 đơn vị khối lượng chất hấp phụ (mg/g)

- a,b : Hằng số kinh nghiệm

- Ce: Nồng độ chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng (mg/l)

- Đẳng nhiêt Langmuir dựa trên một số giả thuyết sau (1918):

- Bề mặt chất hấp phụ đồng nhất về năng lượng

- Trên bề mặt chất rắn chia ra từng vùng nhỏ, các tâm hoạt động mỗi vùng chỉ tiếp nhận một phần tử chất hấp phụ Trong trạng thái bị hấp phụ các phân tử trên bề mặt chất rắn không tương tác với nhau

- Quá trình hấp phụ là động, tức là quá trình hấp phụ và nhả hấp phụ có tốc độ bằng nhau khi đạt trạng thái cân bằng Tốc độ hấp phụ tỉ lệ với các vùng chưa bị chiếm chỗ (tâm hấp phụ), tốc độ nhả hấp phụ tỉ lệ thuận với các tâm đã bị hấp phụ chiếm chỗ

Tốc độ hấp phụ (ra ) và nhả hấp phụ (rd ) có thể tính bằng:

ra  (n  ni )  ka  Ce

rd  ni  kd

Trong đó: n: là tổng số tâm

ni: là số tâm đã bị chiếm chỗ

Khi đa ̣t cân bằng ra = rd