Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(II) của vật liệu chế tạo từ sắt(III) nitrat, silicat, phophat có gia thêm đất hiếm và thăm dò xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(II) của vật liệu chế tạo từ sắt(III) nitrat, silicat, phophat có gia thêm đất hiếm và thăm dò xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(II) của vật liệu chế tạo từ sắt(III) nitrat, silicat, phophat có gia thêm đất hiếm và thăm dò xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(II) của vật liệu chế tạo từ sắt(III) nitrat, silicat, phophat có gia thêm đất hiếm và thăm dò xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(II) của vật liệu chế tạo từ sắt(III) nitrat, silicat, phophat có gia thêm đất hiếm và thăm dò xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(II) của vật liệu chế tạo từ sắt(III) nitrat, silicat, phophat có gia thêm đất hiếm và thăm dò xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(II) của vật liệu chế tạo từ sắt(III) nitrat, silicat, phophat có gia thêm đất hiếm và thăm dò xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(II) của vật liệu chế tạo từ sắt(III) nitrat, silicat, phophat có gia thêm đất hiếm và thăm dò xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(II) của vật liệu chế tạo từ sắt(III) nitrat, silicat, phophat có gia thêm đất hiếm và thăm dò xử lý môi trường (Luận văn thạc sĩ)
Trang 1
DAI HOC THAI NGUYEN TRUONG DAI HQC SU PHAM
PHONESA VANH NAMMIXAY
NGHIÊN CỨU KHA NANG HAP PHU Mn(ID, Ni(II)
CUA VAT LIEU CHE TAO TU SAT(IID NITRAT, SILICAT, PHOTPHAT CO GIA THEM DAT HIEM
VA THAM DO XU LY MOI TRUONG
Chuyên ngành: HOA PHAN TiCH
Mã số: 60 44 01 18
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHÁT
Người hướng dẫn khoa học: TS Ngô Thị Mai Việt
THÁI NGUYÊN - NĂM 2016
Trang 2
LOI CAM DOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực Những kết luận của luận văn chưa công bố
trong bất kỳ công trình nào khác
Thái Nguyên, tháng 6 năm 2016 Tác giả luận văn
Phonesavanh Nammixay
Trang 3LOI CAM ON
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo trong Bộ môn Hóa Phân tích và trong Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư Phạm - Đại học Thái Nguyên đã
giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn
Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn cô Ngô Thị Mai Việt, cô đã giao đề tài và hướng dẫn tận tình đểem hoàn thành luận văn này
Xin cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của các anh chị và các em trong Phòng Thí nghiệm Hoá Phân tích
Do năng lực tiếng Việt, năng lực làm thực nghiệm của em còn hạn chế và do một số yêu tô khách quan khác nên luận văn của em không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo của các Thay Cé dé luận văn của em được hoàn chỉnh hơn
Em xin chân thành cảm ơn!
Trang 4MUC LUC
Trang Trang bia phu
LOT CAM DOAN ,ÔỎ i 0899) 19 0 - HHA ii \/10/9 00/2115 iii DANH MUC CAC TU VIET TAT oicecccccccscsccssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssees iv DANH MUC BANG BIEU o ccccccsssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssesssssssssssesssssssessssseeseeeeeeeee v 0/0);:8000/2.\(e.in).0 8 :-À vi h 967 (0N Ana bH, Ð 1
Chương 1 TÔNG QUAN 2211.228012 28012101111111e 3
1.1 Tác dụng sinh hóa của mangan và nik€n - ¿+5 +++++*£+x>v+ex+rrvrexeerrers 3 1.2 Tình trạng nguồn nước bị ô nhiễm kim loại ¡0 3
1.3 Giới thiệu một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 5
1.3.1 Phương pháp trao đổi ion 22-22 +kc2EE2E12E122212211221221 221cc 5
1.3.2 Phương pháp kết tủa -22-©22c22E2EE22E1211271211211211211 211.1 5 1.3.3 Phương pháp hấp phụ -2¿©2¿©2+¿2EE+2EE2EE2EE2EE22122E1 22x 2Exczkx 5
1.4 Giới thiệu về phương pháp hấp phụ . -.2-2-©2©2+++2++ecxxrsrxresrseeee 5
1.4.1 Sự hấp phụ -©:-©5z+cxeSx2EEEEE211211271211211711111111211 111.1 cee 5
1.4.2 Hấp phụ trong môi trường nước . -¿-¿©+++2+++£xx+rxeesrrserrred 7 1.4.3 Xác định dung lượng hấp phụ cân bằng, hiệu suất hấp phụ và hiệu suất giải hấp phụ ¿- 22c 2k2Ck2 x2 122112712112112211 2111111110 eerrre 8
1.4.4 Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ ¿¿©sz©-sz5ss 9
1.4.5 Quá trình hấp phụ động trên cột -2¿©22¿+++2vzecxeeerverrr 11
1.5 Phương pháp quang phô hấp thụ phân tử 2¿- ¿22+ 13
1.5.1 Nguyên tắC -2- 2k2 1 2 1221122112111 7111 2111 111011211111 ere 13 1.5.2 Phương pháp đường chuẩn 2-©22¿©522+++x++rxeerxeerxeerxeerseee 14 1.6 Một số phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu hấp phụ - 15 1.6.1 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) . -2©c-z+csz+cscee 15 1.6.2 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) 2-2: 15
11
Trang 51.6.3 Phuong phap phé hOng ngoai (IR) eeseesseesseesseessessessesssesseessesseeeseess 16
1.6.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) -. 22c©522vcccvcerveervcees 17
1.7 Một số công trình nghiên cứu khả năng hấp phụ ion kim loại trên các loại vật liệu chế tạo từ hóa chất -¿-:- tk tk EEEkEEEEEE21121111111111111111111111111111 1.1L cE 17
Chương 2 THỰC NGHIỆM, KÉT QUÁ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 20 2.1 Thiết bị và hóa chất ¿5s k SE EEEE19E17112117111121111E111 1111111 cre 20 ”181809nf5470777 ẻẺẻ.ẻ.ốốốốốẽốốố ốc 20 2.3 Nghiên cứu một số đặc trưng hóa lí của vật liệu hấp phụ .- 22 2.3.1 Anh SEM của vật liệu hấp phụ . -2- ©2222 ©zE2zze+zeccxzerreee 22
2.3.2 Diện tích bề mặt riêng của vật liệu hấp phụ -. cccccecceccr 23 2.3.3 Phố hồng ngoại của vật liệu hấp phụ . ©22-©522csc+cxezrxesrscee 23 2.3.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu hấp Phsszzzs8sarxgns0sggisssyrovsEg 24
2.4 Xác định điểm đẳng điện của vật liệu hấp phụ " 25
2.9 Xử lí mẫu nước thải - 5 5s HH HH re, 51
Trang 6DANH MUC CAC TU VIET TAT TT Từ viết tắt Từ nguyên gốc 1 BET Brunaur — Emmetle — Teller 2 IR Intrared Spectroscopy
Trang 7DANH MUC BANG BIEU
Trang Bang 1.1 Nong d6 giới hạn của một số ion kim loại trong nước thải công nghiệp 4
Bảng 2.1 Điểm đăng điện của vật liệu hấp phụ . -ccctrrrrrrrrrrrre 25
Bảng 2.2 Kết quả khảo sát bước sóng đối với Mn(I]) -ccccccccccrrerrrre 26 Bảng 2.3 Kết quả khảo sát bước sóng đối với Ni(I]) -ccccccccccccrrrr 27
Bảng 2.4 Sự ảnh hưởng của thời gian đến phép xác định Mn(I]) - 28 Bảng 2.5 Sự ảnh hưởng của thời gian đến phép xác định Ni(I) - 28
Bảng 2.6 Kết quả khảo sát pH đối với Mn(1]) -++++ccccccccvvvvccrrrr 29 Bảng 2.7 Kết quả khảo sát pH đối với Ni(II) -22+22+22+222222112222222 2 30
Bang 2.8 Sự ảnh hưởng của lượng thuốc thử đối với Mn(II)
Bảng 2.9 Sự ảnh hưởng của lượng thuốc thử đối với Ni(I])
Bảng 2.10 Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ của dung dịch Mn(II)32 Bang 2.11 Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ của dung địch Ni(II) 33
Bảng 2.12 Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ Mn(T), NI) 35
Bảng 2.13 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Mn(I) và Ni(I) 37
Bảng 2.14 Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Mn(II) và Ni(I)
Bảng 2.15 Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ Mn(I)
Bảng 2.16 Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ Ni(I) Bảng 2.17 Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir
Bảng 2.18 Hàm lượng của Mn(II) sau mỗi phân đoạn thẻ tích
Bảng 2.19 Hàm lượng ion Ni(I) sau mỗi phân đoạn thê tích . - 49
Bảng 2.20 Hàm lượng của Mn(I]) trong nước thải sau khi ra khỏi cột hấp phụ 52
Bảng 2.21 Hàm lượng ion Ní(I) trong nước thải sau khi ra khỏi cột 54
Trang 8DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir -ccccccccrrrrrrrrrrrrre 11 Hinh<1.2; Su phu thude:ctla-Cay/q., va0! Copsevesseseevesvesvenenenenennnenenenerennnnenenennnenn 11
Hình 1.3 Mô hình ct hap phy cccccccssssssssssssssssssssssssssssesscssssseessusssssssssseesesseseeeseuusssssssssee 12
Hình 1.4 Dạng đường cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ trên cột hap phụ theo THỜ} LÂTÍÍszxxzs2554+5505541560180156888645880864388880438898043gg8GGXgg38gH33g3gg03043g8430G3gg03348g303048g3uX448g8G3048g3g043g0GGGGSETSEE 12
Hình 2.1 Ảnh SEM của vật liệu hấp phụ . -2222222cccrrtrtrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrre 22
Hình 2.2 Phô hồng ngoại củavật liệu hấp phụ -+++++cccccc2vvvvvcrrrrrrree 23 Hình 2.3 Giản đỗ nhiễu xạ tia X của vật liệu 2 -©2222+vcctS2EEEEEEEtttEEEEExverrerrrrer 24
Hình 2.5 Đường chuân xác định nồng độ Mn(IJ) „32
Hình 2.6 Đường chuẩn xác định nồng độ Ni(I) 33
Hình 2.7 Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ Mn(I]) 35 Hình 2.8 Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ Ni(]) 35 Hình 2.9 Đường đẳng nhiệt hấp phụ đối với Mn(T) - „41 Hình 2.10 Đường đẳng nhiệt hấp phụ đối với Ni(IJ) 4l
Hinh 2.11 Sự phụ thuộc của Ca/g vàoCœ đơi voi Mn(ID «42 Hình 2.12 Sự phụ thuộc cuia Co/q vàoCuuđôi với Ni(I]) cs 2ssc22cxxeeserzreeree 42 Hình 2.13 Ảnh hưởng của các ion Pb(II), CuJ), Ca(I), Zn), Nid) va AIUD) đến dung 00032110008 01000 .›©-ư-:- 44
Hình 2.14 Ảnh hưởng của hỗn hợp các ion Pb(II), Cu), Ca(I), ZnŒI), Nid) va AICI)
đến dung lượng hấp phụ Min(I]) -:++++++++°22222EEEEEEEEEEEEEtttrd2222221222222rrrrre 44
Hình 2.15 Ảnh hưởng của các ion Ca(II), AI), Zn(I), Cu), Pb(I) và Mn(I) đến
dung lượng hấp phụ Nï(I]) 2222222E2EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrrrrrrrrrrrrrrrrre 45 Hình 2.16 Ảnh hưởng của hỗn hợp các ion Ca(II), Al(II, ZnI), Cu(I), Pb(II) và Mn(II) đến dung lượng hấp phụ Ni(I]) +ttttt+22222222222222222222 22111122 cee 45
Hình 2.17 Sự hấp phụ động Mn(I]) trong mẫu giả -:ccccc222cccrrrrzee 48
Hình 2.18 Sự hấp phụ động Ni(I) trong mẫu giả -. - 49 Hình 2.19 Sự hấp phụ động Mn(T]) trong mẫu nước thải . -::::: 53
Hình 2.20 Su hap phụ động Ni(II) trong mẫu nước thải -cccccccccrr 56
vì
Trang 9MO DAU
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, xã hội, Việt Nam đã và đang phải giải quyết những vấn đề về ô nhiễm môi trường Môi trường ở hầu hết các thành phó lớn,
khu công nghiệp tập trung và khu dân cư đang bị suy thối, ơ nhiễm Tài ngun thiên nhiên, đa dạng sinh học đang bị cạn kiệt, sự cố môi trường có chiều hướng gia tăng, trong đó phải kê đến thực trạng ô nhiễm môi trường nước
Nước là tài nguyên thiên nhiên quý giá, là yếu tố không thể thiếu được cho
mọi hoạt động sống trên trái đất Việt Nam tuy là xứ sở nhiệt đới nhưng nguồn nước sạch đang ngày càng cạt kiệt vì nhiều lý do khác nhau, trong đó có vấn đề nhiễm bẩn nguồn nước bởi nước thải sinh hoạt và các nhà máy Do đó, việc nghiên cứu và đề xuất các biện pháp xử lý nước thải có hiệu quả dé đảm bảo sự phát triển bền vững của môi trường đã và đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học Thực tế đã có nhiều công trình nghiên cứu các phương pháp đề xử lý các chất độc hại có trong các nguồn nước như phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion, phương pháp keo tụ Trong các phương pháp đó, phương pháp hấp phụ tỏ ra có nhiều ưu việt bởi tính kinh tế, tính hiệu quả, thao tác đơn giản và dễ thực hiện
Ngoài các vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên, một số vật liệu hấp phụ
được chế tạo từ hóa chất tỉnh khiết cũng được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu nhằm mục đích hấp phụ các ion kim loại trong môi trường nước như nghiên cứu chế tạo các vật liệu oxit nano, vật liệu canxi photphat Cũng theo hướng nghiên cứu đó,
chúng tôi đã chọn đề tài:
“Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(I), Ni(H) của vật liệu chế tạo từ sắt(IIH)
nitrat, silicat, phophat có gia thêm đất hiếm và thăm dò xử lý môi trường”
Trong dé tai này chúng tôi tập trung nghiên cứu các nội dung sau:
- Chế tạo vật liệu hấp phụ từ sắt(II) nitrat, silicat, phophat có gia thêm đất hiếm
(vật liệu hấp phụ)
- Nghiên cứu một số đặc trưng hóa lý của vật liệu chế tạo được bằng các phương pháp SEM, BET, IR
- Xác định điểm đẳng điện của vật liệu hấp phụ
Trang 10- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(I) của vật liệu theo phương pháp hấp phụ tĩnh
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(I) của vật liệu theo phương pháp hấp phụ động
Trang 11Chuong 1
TONG QUAN
1.1 Tác dụng sinh hóa của mangan và niken 1.1.1 Tác dụng sinh hóa của mangan
Mangan là nguyên tố đóng vai trò thiết yếu trong tất cả các dạng sống.Mangan là chất có tác dụng kích thích của nhiều loại enzim trong cơ thể, có tác dụng đến sự trao đổi chất canxi và photpho trong cấu tạo xương Thức ăn cho trẻ em nếu thiếu mangan thì hàm lượng enzim phophataza trong máu và xương sẽ bị giảm xuống nên ảnh hưởng đến cốt hóa của xương, biến dạng Thiếu mangan có thể gây rối loạn về
hệ thần kinh như bại liệt, co giật
1.1.2 Tác dụng sinh hóa của niken
Đối với thực vật, niken không độc bằng thủy ngân, cadimi nhưng độc hơn
chì, kẽm Ở nồng độ 0,1- 0,5 mg/L niken làm giảm đáng kế quá trình phát triển và quang hợp của thực vật Sự thé hiện độc tính của niken đối với thực vật thay đổi theo từng loài
Đối với các loài động vật sống trong nước như tôm, cá thì độc tính của
niken cũng ít hơn so với thủy ngân, đồng, cadimi Khi có sự tương tác cạnh tranh
với các cation khác có trong nước thì độc tính của niken giảm đáng kể
Niken xâm nhập vào cơ thể người chủ yếu qua đường hô hấp Khi bị nhiễm độc niken, các enzym mất hoạt tinh, cản trở quá trình tổng hợp protein của cơ thé va
gây ra các triệu chứng khó chịu, buồn nôn, đau đầu Nếu tiếp xúc nhiều sẽ ảnh hưởng đến phổi, hệ thần kinh trung ương, gan, thận và có thê gây ra các chứng bệnh
kinh niên Ngoài ra, niken có thể gây ra các bệnh về da, nếu da tiếp xúc lâu dài với
niken sẽ gây hiện tượng viêm da, xuất hiện dị ứng ở một số người
1.2 Tình trạng nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng
Với sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp và sự bùng nỗ
dân số nhanh chóng của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng thì nguồn nước
Trang 12Việt Nam là nước có nền kinh tế nông nghiệp nhưng hoạt động công nghiệp nhiều năm trở lại đây với sự phát triên nhanh chóng của các nhà máy, các khu công nghiệp đã khiến cho môi trường bị ô nhiễm nặng Hiện nay, hầu hết các ngành công
nghiệp đều đồ trực tiếp chất thải chưa được xử lý vào môi trường Kim loại nặng và
độc tố là các thành phần đặc trưng của các chất thải công nghiệp
Hầu hết các kim loại nặng tổn tại trong nước ở dạng ion Chúng phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó chủ yếu là từ các hoạt động công nghiệp Khác với các chất thải hữu cơ có thể tự phân hủy trong đa số trường hợp, các kim loại nặng khi
đã phóng thích vào môi trường thì sẽ tồn tại lâu dài Chúng tích tụ vào các mô sống
qua chuỗi thức ăn mà ở đó con người là mắt xích cuối cùng Kim loại nặng là các nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể người nhưng khi chúng tổn tại ở dang ion va VỚI nồng độ lớn, khi đi vào cơ thể người thì chúng lại có độc tính cao [4]
Để hạn chế tình trạng ô nhiễm nguồn nước từ nước thải của các ngành công nghiệp, Nhà nước đã ban hành Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp (bang 1.1) Bảng 1.1 Nong độ giới hạn của một số ion kim loại trong nước thải công nghiệp Nồng độ giới hạn TT lon kim loại Đơn vị A B 1 Mangan mg/L 0,50 1,00 2 Niken mg/L 0,20 0,50 3 Chi mg/L 0,10 0,50 4 Cadimi mg/L 0,05 0,10 5 Crom (VI) mg/L 0,05 0,10 6 Crom (IID mg/L 0,20 1,00 7 Đồng mg/L 2,00 2,00 8 Kẽm mg/L 3,00 3,00
Trang 13xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận nước thải được xác định tại khu vực tiếp nhận nước thải
1.3 Giới thiệu một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng
1.3.1 Phương pháp trao đổi ion
Trao đổi ion là một trong những phương pháp thường được dùng đề tách kim loại nặng từ nước thải Nhựa trao đổi ion có thể tổng hợp từ hợp chất vô cơ hay hợp
chất hữu cơ có gắn các nhóm như : (-SO3H), (-COO-), amin Các cation và anion
được hấp phụ trên bề mặt nhựa trao đổi ion Khi nhựa trao đổi ion đã bão hòa, người ta khôi phục lại cationit và anionit bằng dung dịch axit loãng hoặc dung dịch bazơ loãng Về mặt kĩ thuật thì hầu hết các ion kim loại nặng đều có thể tách ra bằng phương pháp trao đồi ion, nhưng phương pháp này thường tốn kém
1.3.2 Phương pháp kết tủa
Phương pháp này thường dùng để thu hồi kim loại từ dung dịch đưới dạng
hiđroxit kim loại rất ít tan Ngoài ra còn có thể sử dụng các chất tạo kết tủa như xút, vôi, cacbonat, sunfua Tuy nhiên phương pháp này chỉ là quá trình xử lý sơ bộ, đòi
hỏi những quá trình xử lý tiếp theo 1.3.3 Phương pháp hấp phụ
So với các phương pháp xử lí nước thải khác, phương pháp hấp phụ có các đặc tính ưu việt hơn hẳn Vật liệu hấp phụ được chế tạo từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên và các phế thải nông nghiệp sẵn có, dễ kiếm, quy trình xử lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp Đặc biệt, các vật liệu hấp phụ thường có
độ bền khá cao, có thê tái sử dụng nhiều lần nên giá thành xử lý thấp Trong đề tài
này, chúng tôi sử dụng phương pháp hấp phụ để loại bỏ ion Mn(I) va Ni(II) trong nước thải công nghiệp
1.4 Giới thiệu về phương pháp hấp phụ
1.4.1 Sự hấp phụ
Sự hấp phụ là quá trình tích lũy vật chất lên bề mặt phân cách pha
Chất hấp phụ là những chất có bề mặt tiếp xúc lớn mà trên đó xảy ra quá trình
Trang 14Chất bị hấp phụ là chất được tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ
Khả năng hấp phụ của mỗi chất tùy thuộc vào bản chất, diện tích bề mặt riêng của chất hấp phụ, nhiệt độ, pH và bản chat của chat tan [12]
Tùy theo bản chất của lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ mà người ta chia sự hấp phụ thành hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học
- Hấp phụ vật lý gây ra bởi lực Vandecvan giữa các phân tử chất bị hấp phụ và
bề mặt chất hấp phụ Liên kết này yếu, dễ bị phá vỡ
- Hấp phụ hóa học gây ra bởi lực liên kết hoá học giữa bề mặt chất hấp phụ và bề mặt của chất bị hấp phụ Liên kết này bền, khó bị phá vỡ
Hấp phụ hóa học được coi là trung gian giữa hấp phụ vật lý và phản ứng hóa
học Đề phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học, người ta đưa ra một số tiêu
chuẩn như sau:
- Hấp phụ vật lý có thể là đơn lớp hay đa lớp, còn hấp phụ hóa học chỉ là
đơn lớp
- Nhiệt lượng hấp phụ: đối với hấp phụ vật lý lượng nhiệt tỏa ra là 2 + 6
kcal/mol, đối với hấp phụ hóa học thường lớn hơn 22 kcal/mol
- Nhiệt độ hấp phụ: hấp phụ vật lý thường xảy ra ở nhiệt độ thấp (gần nhiệt độ sôi của chất bị hấp phụ), hấp phụ hóa học xảy ra ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi
- Tốc độ hấp phụ: hấp phụ vật lý không đòi hỏi sự hoạt hóa phân tử do đó xảy ra nhanh, ngược lại hấp phụ hóa học xảy ra chậm hơn
- Tính đặc thù: hấp phụ vật lý ít phụ thuộc vào bản chất hóa học bề mặt
còn hấp phụ hóa học đòi hỏi phải có ái lực hóa học, do đó phải mang tính đặc thù ro rét
Tuy nhiên, trong thực tế sự phân biệt giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt Một số trường hợp tồn tại cả quá trình hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học Ở vùng nhiệt độ thấp xảy ra quá trình
hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm và khả năng hấp phụ hóa học tăng lên
Ngược lại với quá trình hấp phụ là quá trình giải hấp phụ, đó là quá trình giải
Trang 151.4.2 Hấp phụ trong môi trường nước
1.4.2.1 Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước
Hấp phụ trong môi trường nước thường diễn ra khá phức tạp, vì trong hệ có ít
nhất ba thành phần gây tương tác là: nước - chat hap phụ - chất bị hấp phụ Do sự có
mặt của nước nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh và có chọn lọc giữa chất bị hấp phụ và nước tạo ra các cặp hấp phụ là: chất bị hấp phu - chất hấp phụ; nước - chất hấp phụ, cặp nào có tương tác mạnh hơn thì hấp phụ xảy ra với cặp đó Tính chọn lọc của các cặp hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc kị nước của chất hấp phụ, mức độ kị nước của chất bị hấp phụ trong nước Vì vậy, khả năng hấp phụ của chất hấp phụ đối với chất bị hấp phụ trước tiên phụ thuộc vảo tính tương đồng về độ phân cực giữa chúng: chất bị hấp phụ không phân cực được hấp phụ tốt trên chất hấp phụ không phân cực và ngược lại Đối với các chất có độ phân cực cao, ví dụ các ion kim loại hay một số dạng phức oxy anion như SO?~, PO, CrO?~ thì quá trình hấp phụ xảy ra do tương tác tĩnh điện thông qua lớp điện kép Các ion hoặc các phân tử có độ phân cực cao trong nước bị bao bọc bởi một lớp vỏ là các phân tử nước, do đó bán kính (độ lớn) của các ion, các phân tử chất bị hấp phụ có ảnh hưởng nhiều đến khả năng hấp phụ của hệ do tương tác tĩnh điện [2]
Hấp phụ trong môi trường nước còn bị ảnh hưởng nhiều bởi pH của dung
dịch Sự biến đổi pH dẫn đến sự biến đổi bản chất của chất bị hấp phụ và chất hấp
phụ Các chất bị hấp phụ và các chất hấp phụ có tính axit yếu, bazơ yếu hoặc lưỡng tính sẽ bị phân li, tích điện âm, dương hoặc trung hoà tùy thuộc giá trị pH
Tại giá trị pH bằng điểm đẳng điện thì điện tích bề mặt chất hấp phụ bằng không, trên giá trị đó bề mặt chất hấp phụ tích điện âm và dưới giá trị đó bề mặt hấp phụ
tích điện dương Đối với các chất trao đổi ion diễn biến của hệ cũng phức tạp do sự phân li của các nhóm chức và các cấu tử trao đổi cũng phụ thuộc vào pH của
môi trường Ngoài ra, độ xốp, sự phân bố lỗ xốp, diện tích bề mặt, kích thước mao
Trang 161.4.2.2 Dac tinh của ion kim loại trong môi trường nước
Để tồn tại được ở trạng thái bền, các ion kim loại trong môi trường nước bị hiđrat hoá tạo ra lớp vỏ là các phân tử nước, tạo ra các phức chất hiđroxo, tạo ra các cặp ion hay phức chất khác Dạng phức hiđrxo được tạo ra nhờ phản ứng thuỷ phân Sự thuỷ phân của ion kim loại trong dung dịch có thể chịu ảnh hưởng rất lớn bởi pH của dung dịch Khi pH của dung dịch thay đổi dẫn đến thay đổi phân bố các dạng thuỷ phân, làm cho thay đổi bản chất, điện tích, kích thước ion kim loại có thể tạo phức, sự hấp phụ và tích tụ trên bề mặt chất hấp phụ, điều này ảnh hưởng đến cả dung lượng và cơ chế hấp phụ
1.4.3 Xác định dung lượng hấp phụ cân bằng, hiệu suất hấp phụ và hiệu suất giải hấp phụ
1.4.3.1 Dung lượng hấp phụ cân bằng
Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng ở điều kiện xác định về nồng độ và nhiệt độ Dung lượng hấp phụ được tính theo công thức: q= (Co- Cx) V m (1.1) Trong đó: eq: la dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g) V: là thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (L) m: là khối lượng chất hấp phụ (g)
Co: la néng d6 dung dich ban dau (mg/L)
e Cạ: là nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L) 1.4.3.2 Hiệu suất hấp phụ
Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ của dung dịch bị hấp phụ ở thời điểm
cân bằng và nồng độ dung dịch ban đầu
Hiệu suất hấp phụ được tính theo công thức sau:
0
100% (1.2)
Trong do:
Trang 17© Co: la néng 46 dung dich ban dau (mg/L)
¢ Cop: la néng d6 dung dịch khi đạt cân bang hap phu (mg/L)
1.4.3.3 Hiệu suất giải hấp phụ
Hiệu suất giải hấp là tỷ số giữa khối lượng của chất bị hấp phụ được giải hấp so
với khối lượng của chất bị hấp phụ trên cột vật liệu
Hiệu suất giải hấp được tính theo công thức sau:
H(%) = =" 100% (1.3)
Mbp Trong đó:
e H: la hiệu suất hấp phụ (%)
© mại: là khối lượng của chất bị hấp phụ được giải hấp (mg) se mạp: là khối lượng của chất bị hấp phụ trên cột vật liệu (mg)
1.4.4 Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ
Có thể mô tả quá trình hấp phụ dựa vào đường đẳng nhiệt hấp phụ Đường đẳng
nhiệt hấp phụ biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tại một thời điểm vào
nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trong dung dịch tại thời điểm đó ở một nhiệt độ
xác định Đường đẳng nhiệt hấp phụ được thiết lập bằng cách cho một lượng xác định chất hấp phụ vào một lượng cho trước dung dịch có nồng độ đã biết của chất bị hấp phụ
Với chất hap phụ là chat ran, chat bị hấp phụ là chất lỏng thì đường đẳng nhiệt hấp phụ được mô tả qua các đường đẳng nhiệt như: đường đẳng nhiệt hấp phụ Henry, đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich, đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir
* Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Henry
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Henry là phương trình đẳng nhiệt đơn giản mô tả sự tương quan tuyến tính giữa lượng chất bị hấp phụ trên bề mặt pha rắn và nồng độ (áp suất) của chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng:
a=KP (1.4)
Trong đó:
Trang 18© a: lượng chat bi hap phu (mol/g) © P: áp suất (mmHg)
Từ số liệu thực nghiệm cho thấy vùng tuyến tính này nhỏ.Trong vùng đó sự tương tác giữa các phân tử chất bị hấp phụ trên bề mặt chất rắn là không đáng kể
* Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich là phương trình thực nghiệm mô tả sự hấp phụ xảy ra trong phạm vi một lớp Phương trình này được biểu diễn bằng một hàm số mũ: q=k.C,„" (1.5) Hoặc dạng phương trình đường thăng: lgq=lgk+ “gC (1.6) Trong đó:
¢ q: dung luong hap phy tai thoi diém can bang (mg/g)
ek: hang số phụ thuộc vào nhiệt độ, diện tích bề mặt và các yếu tố khác en hang 86 phụ thuộc vào nhiệt độ và ln lớn hơn 1
© Có: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L)
Phương trình Freundlich phản ánh khá sát số liệu thực nghiệm cho vùng ban đầu
và vùng giữa của đường hấp phụ đẳng nhiệt tức là ở vùng nồng độ thấp của chất bị hấp phụ
* Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có đạng: b.C,, 1+b.C,, G = Ginax (1.7) Trong do:
© q: dung lwong hấp phụ tại thời điểm cân bang (mg/g) ® max: dung lượng hấp phu cuc dai (mg/g)
¢ b: hang sé Langmuir
© Cop: la néng d6 dung dich khi đạt cân bang hap phu (mg/L)
Khi tich sé b.Cop << 1 thi q = qmax.b.Ccb: mé tả vùng hấp phụ tuyến tính Khi tích số b.Cey>> 1 thì q =qmax: mô tả vùng hấp phụ bão hòa
Trang 19Phuong trinh Langmuir co thé biểu diễn dưới dạng phương trình đường thắng: C 1 1
2 =—C,+—— (1.8)
q địa» địa; b
Théng qua dé thi biéu dién su phuthudc Co/q vao Cop sé xác định các hằng số b
va qmax trong phương trình (hình 1.2) Ca/q A tana N O O Cr Hình 1.1 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Hình 1.2 Sự phụ thuộc của C‹p/q Langmuir vào Ccp 1 O day: tang = ON= y max max.b Phương trình Langmuir được đặc trưng bang tham sé Ri 1 he (1+b.C,) (1.9) Khi 0 < Ri< I thi sy hap phy 1a thuan loi, Ry > 1 thì sự hấp phụ là không thuận lợi va Ri = 1 thì sự hấp phụ là tuyến tính 1.4.5 Quá trình hấp phụ động trên cột
Quá trình hấp phụ động trên cột được mô tả như sau:
Cho một dòng khí hay dung dịch chứa chất bị hấp phụ qua cột hấp phụ Sau một thời gian thì cột hấp phụ chia làm ba vùng:
Vùng I (Đầu vào nguồn xử lý): Chất hấp phụ đã bão hòa và đạt trang thái cân bằng Nồng độ chất bị hấp phụ ở đây bằng nồng độ của nó ở lối vào
Vùng 2 (Vùng chuyền khối): Nồng độ chất bi hấp phụ thay đổi từ giá trị nồng
độ ban đầu tới không
Vùng 3 (Vùng lối ra của cột hấp phụ): Vùng mà quá trình hấp phụ chưa xảy ra, nồng độ chất bị hấp phụ bằng không
Trang 20Lôi vào 1.Vùng hấp phụ bão hoà 2.Vùng chuyên khối 3.Vùng chưa xảy ra sự hấp phụ Lối ra Hình 1.3 Mô hình cột hấp phụ
Khi thời gian thực hiện quá trình hấp phụ tăng lên thì vùng hấp phụ dịch chuyển
theo chiều đài của cột hấp phụ Chất hấp phụ sẽ xuất hiện ở lối ra khi vùng chuyên
khối chạm tới đáy cột Đây là thời điểm cần dừng quá trình hấp phụ để nồng độ của
chất bị hấp phụ ở lối ra không vượt quá giới hạn cho phép Tiếp theo cột hấp phụ được giải hấp để tiếp tục thực hiện quá trình hấp phụ
Tại điểm cuối của cột hấp phụ, nồng độ của chất bị hấp phụ xuất hiện và tăng
dần theo thời gian Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nồng độ của chất bị hấp phụ trên cột
hấp phụ theo thời gian được gọi là đường cong thoát và có dạng như hình 1.4
Hình 1.4 Dạng đường cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ trên cột hấp phụ theo thời gian
Trang 211.5 Phương pháp quang phé hap thu phan tw 1.5.1 Nguyén tac
Phương pháp quang phô hấp thụ phân tử dựa trên tính chất vật lí của các chất
có tính chất hấp thụ chọn lọc dòng ánh sáng đơn sắc Đây là phương pháp phân tích định lượng không đo trực tiếp khối lượng của chất (như phương pháp phân tích thể tích hay phân tích khối lượng) mà đo độ hấp thụ quang của dung dịch màu từ đó suy ra nồng độ của cấu tử cần xác định [7]
Nguyên tắc chung của phương pháp này là muốn xác định một cấu tử X nào đó, ta chuyên nó thành hợp chất màu có khả năng hấp thụ ánh sáng rồi đo sự hấp thụ
ánh sáng của nó ở một vùng phố nhất định ứng với một bước sóng xác định, từ đó suy
ra hàm lượng chất cần xác định X
Cơ sở của phương pháp là định luật hấp thụ ánh sáng Bouguer - Lambert - Beer
Biểu thức của định luật:
A=lg teeCl (1.10)
Trong đó:
A: độ hấp thụ quang của chất có khả năng hấp thụ ánh sáng trong dung dich Io„ I: lần lượt là cường độ của ánh sáng đi vào và ra khỏi dung dịch
1: là bề dày của dung dịch ánh sáng đi qua
C: là nồng độ hắt hấp thụ ánh sáng trong dung dich
e: là hệ số hấp thụ quang phân tử, nó phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ ánh sáng và bước sóng của ánh sáng tới (e = f(A))
Trong phân tích định lượng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử, người ta chọn bước sóng 2 nhất định, chiều dày cuvet / nhất định và lập phương trình phụ thuộc của độ hấp thụ quang A vào nồng độ C
A= f(A,1,C) (1.11)
Như vậy, đường biêu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang A vào nồng độ C của dung dịch phải có dạng y = a.x là một đường thẳng Tuy nhiên, do những yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch (sự có mặt của các chất điện li
lạ, hiệu ứng solvat hóa, hiệu ứng liên hợp, mức độ đơn sắc của ánh sáng, pH của dung
Trang 22dịch, sự pha loãng dung dich phức màu) nên đồ thị trên không có dạng đường thắng
với mọi giá trị của nồng độ Và biểu thức (1.10) có dạng: Aa= k.e C¿P.J (1.12) Trong đó: e _C: là nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dich ® k:là hằng số thực nghiệm e _b: là hằng số bản chất, giá trị của b nằm trong khoảng: 0 < b < 1 Nó là một hệ số gắn liền với nồng độ C:
Giá trị b= 1 khi nồng độ C; nhỏ, khi C¿ tăng thì b nhỏ xa dần gid tri 1
Đối với một chất phân tích trong một dung môi xác định và trong một cuvet có bề dày xác định thì e = const và / = const Dat K = k.e./ ta cé:
Aa=K.C (1.13)
Với mọi chất có phổ hấp thụ phân tử vùng UV - Vis, thì luôn có một giá trị nồng độ giới hạn Co xác định, sao cho:
Với mọi giá trị Cx< Co: thi b = 1, và quan hệ giữa độ hấp thụ quang A và nồng
độ C là tuyến tính
Với mọi giá trị C¿> Co: thì b < 1 (b tiến dần về 0 khi Cx tăng) và quan hệ giữa độ
hấp thụ quang A và nồng độ C; là không tuyến tính
Phương trình (1.12) là cơ sở để định lượng các chất theo phương pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV - Vis Trong phân tích người ta chỉ sử dụng vùng nồng độ tuyến tính giữa A và C, vùng tuyến tính này rộng hay hẹp phụ thuộc vào bản chất hấp thụ quang của mỗi chất và các điều kiện thực nghiệm Với các chất có phổ hấp thụ
UV - Vis càng nhạy, tức giá trị e của chất đó càng lớn thì giá trị nồng độ giới hạn Co
càng nhỏ và vùng nồng độ tuyến tính giữa A và C càng hẹp [ 1, 6, 7]
1.5.2 Phương pháp đường chuẩn
* Co so cua phương pháp:
Dựa trên sự phụ thuộc của cường độ vạch phô hấp thụ (hay độ hấp thụ phân tử) vào vùng nồng độ nhỏ của cấu tử cần xác định trong mẫu theo phương trình: A„= K.CP để có sự phụ thuộc tuyến tính giữa A và C
Trang 23* Ky thuat thuc nghiệm:
- Pha chế một dãy dung dịch chuân có hàm lượng chất phân tích tang dan trong cùng điều kiện về lượng thuốc thử, độ axit
- Do dé hap thụ quang phân tử của nguyên tố cần nghiên cứu trong dãy dung dịch chuẩn
- Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ phân tử vào nồng
độ các nguyên tố cần nghiên cứu Đồ thị này được gọi là đường chuẩn
- Pha chế các dung dịch phân tích có điều kiện như dung dịch chuẩn và đem đo
độ hấp thụ phân tử Dựa vào các giá trị đo độ hấp thụ phân tử này và đường chuẩn tìm được nồng độ nguyên tố cần phân tích trong mẫu phân tích
1.6 Một số phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu hấp phụ
1.6.1 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
Hiển vi điện tử là một công cụ rất hữu ích để nghiên cứu hình thái học bề mặt của vật liệu, trong đó có phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy- SEM) Nguyên tắc của phương pháp SEM là sử dụng chùm tia điện tử để tạo ảnh mẫu nghiên cứu
Khi một chùm tia điện tử hẹp có bước sóng khoảng vài A° đập vào mẫu sẽ
phát ra các chùm tia điện tử phản xạ và truyền qua Các điện tử phản xạ và truyền
qua này được đi qua các hệ khuếch đại và điều biến để thành một tín hiệu ánh
sáng Mỗi điểm trên mẫu cho một điểm tương ứng trên màn ảnh Độ sáng tối trên màn ảnh phụ thuộc vào lượng điện tử thứ cấp tới bộ thu và bề mặt mẫu nghiên cứu Nhờ khả năng phóng đại và tạo ảnh mẫu rất rõ nét và chỉ tiết, hiễn vi điện tử
quét SEM được sử dụng để nghiên cứu bề mặt của vật liệu, cho phép xác định kích
thước và hình dạng của mẫu
1.6.2 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET)
Hiện nay phương pháp BET được ứng dụng rất phổ biến để xác định bề mặt riêng của các chất hấp phụ rắn
Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng phương trình BET ở dang sau:
Trang 24P 1, (C-1).P
V(P)-P) Vic VCR, (1.14)
Trong đó:
- V là thể tích chất bị hấp phụ tính cho một gam chất rắn
- Vạ là thê tích chất hấp phụ cần thiết để tạo một lớp đơn phân tử chất bị hấp
phụ trên bề mặt một gam chất ở áp suất cân bằng P
- C là hằng số BET
- V/V„ = 0 được gọi là phần bề mặt bị hấp phụ
Trường hợp hay gặp nhất trong kỹ thuật đo bề mặt là hấp phụ N› ở 77K (nhiệt độ N› lỏng) Nếu Vm được biểu diễn bằng đơn vị cm?.g' và bề mặt Sser là m2.g'
Thừa nhận tiết diện ngang của một phân tử No 1a 0,162nm? thì Sper = 4,35Vm
Phương pháp BET nói chung có thể áp dụng để xác định bề mặt riêng của tat cả chất rắn, miễn là áp suất tương đối P/Po nằm trong khoảng 0,05-0,3 và hằng số C > 1
1.6.3 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)
Phương pháp phân tích theo phổ hồng ngoại là một trong số những kĩ thuật phân tích rất hiệu quả Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của phương pháp phổ hồng ngoại vượt hơn những phương pháp phân tích câu trúc khác là phương pháp này cung cấp thông tin về cấu trúc phân tử nhanh, không đòi hỏi các phương pháp tính toán phức tạp
Kỹ thuật này dựa trên hiệu ứng đơn giản là các hợp chất hóa học có khả năng hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại Sau khi hấp thụ bức xạ hồng ngoại, các phân tử của các
hợp chất hóa học dao động với nhiều vận tốc dao động khác nhau và xuất hiện chùm phổ
hấp thụ gọi là phổ hấp thụ bức xạ hồng ngoại Các đám phổ khác nhau có mặt trong phổ hồng ngoại tương ứng với các nhóm chức đặc trưng và các liên kết có trong phân tử hợp chất hóa học Bởi vậy các phổ hồng ngoại của một hợp chất hóa học được coi như “đấu vân tay”, có thể căn cứ vào đó để nhận dạng chúng
Như vậy phương pháp phân tích phô hồng ngoại cung cấp những thông tin quan
trọng về các đao động của các phân tử, do đó là thông tin về cấu trúc của các phân tử
Trang 251.6.4 Phuong phap nhiéu xa tia X (XRD)
Phương pháp nhiễu xạ tia X (nhiễu xạ Rơnghen) là một phương pháp hiệu quả dùng để xác định đặc trưng lý hóa của vật liệu và được sử dụng trong nhiều lĩnh vựckhoa học và công nghệ Phương pháp này dùng để phân tích pha: kiểu và lượng pha có mặt trong mẫu, ô mang co so, cấu trúc tinh thể, kích thước hạt, sức căng cũng như phân bố electron Tinh thể bao gồm một cấu trúc trật tự theo 3 chiều với tính tuần
hoàn đặc trưng dọc theo trục tỉnh thể học Khoảng cách giữa các nguyên tử hay ion
trong tinh thể chỉ vài A0, xấp xỉ bước sóng của tia X Khi chiếu một chùm tia X vào tinh thể, điện trường của tia X sẽ tương tác với các nguyên tử nằm trong mạng tỉnh thé tạo ra các tia khuếch tán Sự giao thoa của các tia khuếch tán sau khi đi qua tinh thể được gọi là sự nhiễu xạ
Khoảng cách d giữa các mặt mạng tinh thé liên hệ với góc có nhiễu xạ cực đại và chiều dài bước sóng tia X theo phương trình Vulff - Bragg
nÀ = 2d.sinÐ (1.15) Trong đó:
- n: bậc phản xạ; n có các giá trị nguyên n = l, 2 ,3
- À: chiều đài bước sóng tia X
- d: khoảng cách giữa hai mặt tinh thé
- 9: là góc giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ
Phuong trinh Vulff - Bragg mé ta điều kiện nhiễu xạ và được xem là phương trình cơ bản trong nghiên cứu cấu trúc bằng tia X
1.7 Một số công trình nghiên cứu khả năng hấp phụ ion kim loại trên các loại vật liệu chế tạo từ hóa chất
Hiện nay, vấn đề nghiên cứu khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng của vật liệu chế tạo từ hóa chất đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học
Tác giả Nguyễn Thị Tố Loan đã nghiên cứu khả năng hấp phụ asen, sắt, mangan trong nước sinh hoạt trên một số vật liệu nano oxit của sắt, mangan [9] Ngoài vật liệu nano oxIt của sắt, mangan, tác giả và cộng sự cũng đã nghiên cứu khả nang hâp phụ ion
Trang 26Fe” của vật liệu nano ZnO pha tạp Ni Trong bài báo này, tác giả và cộng sự đã tiến hành tông hợp ZnO pha tạp Ni bằng phương pháp đốt cháy và nghiên cứu đặc trưng của vật liệu bằng các phương pháp XRD, EDX và TEM Sự hấp phụ ion Fe* trên vật liệu tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmurr với dung lượng hấp phụ Fe** cuc dai đạt 280mg/g và hang s6 Langmuir la 0,012 L/g [10]
Tác giả Đỗ Trà Hương đã nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II) của vật liệu oxit
nano y-FezOa Trong nghiên cứu này, tác giả đã trình bày cách tiến hành chế tạo vật liệu oxit nano y-FezO› và khảo sát đặc điểm bề mặt riêng của vật liệu bằng phương pháp XRD và TEM Kết quả nghiên cứu cho thấy diện tích bề mặt riêng của vật liệu (xác định theo phương pháp BET) là 176,2 m'/g, sự hấp phụ Mn(T) trên vật liệu đạt cân bằng ở thời gian 150 phút, pH hấp phụ tối ưu là 4,5; dung lượng hấp phụ Mn(I) cuc dai theo m6 hinh Langmuir dat 25,283 mg/g [8]
Tác giả Lưu Minh Đại và cộng sự đã nghiên cứu khả năng hấp phụ As(V) của vật liệu oxit LazO3 nanomet Cac đặc trưng hóa lý của vật liệu được nghiên cứu bằng phương pháp TGA-DIA, XRD, IR, SEM và BET Dung lượng hấp phụ As(V) cực đại
dat 81,47 mg/g theo m6 hinh Langmuir với khối lượng vật liệu hấp phụ là 0,05 g và thời gian hấp phụ là 120 phút [3]
Tác giả Abdusalam Uheida và cộng sự đã nghiên cứu khả năng hấp phụ Co?* của oxit sắt từ (FeO¿) và oxit sắt III dang y (y-FezOa) kích thước nanomet [ 19]
Tác giả Carol A Martinson và K J Reddy đã nghiên cứu khả năng hấp phụ AsqT) và As(V) của oxit đồng kích thước nanomet [21]
Tác giả Gao-Sheng Zhang và cộng sự đã nghiên cứu cơ chế hấp phụ As(I)
trên vật liệu oxit hỗn hợp của sắt và mangan [23]
Một loại vật liệu hấp phụ mới là canxi photphat cũng được A Akilil và cộng sự nghiên cứu để hấp phụ một số ion kim loại nặng trong nước [I8]
Tác giả Shitong Yang và cộng sự đã nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni(I) trên vật liệu cacbon ống nano đa vách Sự ảnh hưởng của thời gian, pH, ion lạ và PAA (poli acrylic axit) dén khả năng hấp phụ Ni(I) của vật liệu đã được nghiên cứu Khi pH tăng
từ 2+9 thì hiệu suất hấp phụ Ni(I) tăng từ 0+ 99%, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là
Trang 272h Khi pH < 8 thì PAA ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Ni(I) của vật liệu Khi pH >
8 thì PAA hầu như không gây ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ Ni(II) của vật liệu [24]
Tác giả Atul Kumar Kushwaha và cộng sự đã nghiên cứu sự hấp phụ Ni(I),
Co(II), Cu(II) trên một loại vật liệu mới được tổng hợp từ chất hữu cơ Cấu trúc của
vật liệu được nghiên cứu bằng các phương pháp: SEM, FTIR, 'HNMR Sự ảnh hưởng của các thông số như pH, nồng độ ion, thời gian, nhiệt độ đến khả năng hấp phụ ÑiqD, Co(I), Cu(II) của vật liệu đã được nghiên cứu Sự hấp phụ các 1on trên vat liệu đã được mô tả theo phương trinh dang nhiét Langmuir va Freundlich [20]
Trang 28Chuong 2
THUC NGHIEM, KET QUA NGHIEN CUU VA THAO LUAN 2.1 Thiết bi và hóa chất
2.1.1 Thiết bị
- Máy lắc H4Y (Trung Quốc)
- May do pH 2 sé Presicsa (Thuy Si)
- Máy quang phô hấp thụ phân tử UV mini 1240 (Shimađzu - Nhật Bản)
- Tủ sấy Jeio tech (Hàn Quốc)
- Cân điện tử 4 số Presicsa XT 120A (Thuy Si)
- Bình định mức, cốc thủy tinh, pipet, bình tam giác,
2.1.2 Hóa chất
Natri photphat NaaPOa.12H2O 98% Mangan nitrat Mn(NO3)2 50%
Sắt (ID nitrat Fe(NO3).9H2O 98%
Natri silicat Na2Si03.9H20 96,5%
Xeri oxit 98% CeO2 98% Thủy ngân sunfat HgSOƠu 99% Axit photphoric HaPO¿ 85% Bạc nitrat AgNO3 99% Amoni persulfat (NH4)2S208 99% Hidropeoxit H2O2 30% Canxi nitrat Ca(NO3)2.4H20 99%
Nhôm mitrat Al(NO3)3.9H20 98%
Kẽm nitrat Zn(NO3).6H2O 99%
Đồng nitrat Cu(NO3)2.3H20 98%
Chi nitrat Pb(NO3)2 98%
Trang 29Natri hydroxit NaOH 99%
Axit nitric HNO3 63% - 65%
2.2 Ché tạo vật liệu hap phu (VLHP)
Cac nguyén té dat hiém (NTDH) 1a nguyén liéu cho nhiéu nganh khoa hoc,
kỹ thuật và công nghệ (công nghệ hàng không, vũ trụ và quốc phòng; công nghệ
chế tạo vật liệu quang học, vật liệu siêu dẫn, công nghệ hoá học chế tạo thuốc
nhuộm ) Nhờ có một số tính chất khá đặc biệt điển hình như nhiệt độ nóng chảy,
nhiệt độ sôi và nhiệt thăng hoa cao nên các NTĐH nói chung và xeri (Ce) nói riêng (xeri có nhiệt độ nóng chảy là 804°C; nhiệt độ sôi là 3470°C và nhiệt thăng hoa là 419kJ/mol) đã được ứng dụng nhiều trong quá trình tạo ra các vật liệu mới ứng dụng vào phân tích Do đó chúng tôi đã nghiên cứu sử dụng xeri trong quá
trình chế tạo vật liệu dé làm tăng độ bền và độ xốp của vật liệu [17]
Quá trình chế tạo vật liệu hấp phụ bao gồm: 51,53g sat (HD nitrat; 36,78g natri silicat; 47,5g natri photphat và 8,87g CeO› 98% tiến hành theo các bước sau:
Bước 1: Phá mẫu CeO2
- Cân chính xác §,7g CeOa 98% vào cốc thủy tỉnh chịu nhiệt, thêm 5mL vào và
khuấy đều Tiếp tục thêm vào 20mL-25mL dung dịch HNOs 63%-65% dun 6 80°C-
90C, vừa đun vừa khuấy đều cho CeO2 tan hết Nếu HNO2 bay hơi hết thì tiếp tục cho HNO; vao va đun đến khi CeOz tan hết chúng tôi thu được dung dich Ce*
Bước 2: Pha chế dung dịch
- Cân chính xác 50,5g Fe(NOa)a.9HaO 98% hòa tan và định mức vào bình 250mL thu được dung dich Fe(NO3)3 0,5M
- Cân chính xác 35,5g NazSiOs.9HaO 96,5% hòa tan và định mức vào bình
250mL thu được dung dịch NaaS¡Oa 0,5M
- Cân chính xác 48,46 Na3P04.12H2O 98% hoa tan va định mức vào bình
250mL thu được dung dịch NaazPOa 0,5M
Bước 3: Chế tạo vật liệu
- Cho dung dịch Ce** thu được khi phá mẫu vào 250mL dung dịch Fe(NO2)a 0,5M, khuấy đều thu được dung dịch A
- Cho dung dịch A vào cốc thủy tinh dung tích IL để trên máy khuấy từ,
Trang 30vào dung dịch A thông qua ống truyền nhỏ giọt, vừa thêm vừa khuấy liên tục
bằng máy khuấy từ (truyền đến khi hết thì dung dịch trong cốc trở nên sánh đặc)
- Tiến hành kiểm tra pH của dung dịch vừa thu được, chỉnh pH của dung dịch trong khoảng từ 6,5-7,0 bằng dung dịch HNO2 loãng và dung dịch NaOH
0,1M, sau đó tiếp tục khuấy thêm khoảng 30 phút - 60 phút
- Thủy nhiệt dung dịch thu được trong 48h-72h 6 60°C-70°C Trong thời
gian thủy nhiệt, lọc rửa mẫu vật từ 6-7 lần bằng nước cất sau đó say kho vat liéu
6 nhiét d6 100°C
- Tién hanh nghién va ray vat liệu đến hai loại kích thước, một là loại hạt nhỏ
hơn 0,2mm sử dụng trong phương pháp hấp phụ tĩnh, hai là loại hạt có kích thước từ 0,2-0,6nm dùng trong phương pháp hấp phụ động Bảo quản vật liệu trong lọ PE sạch và đậy kín
2.3 Nghiên cứu một số đặc trưng hóa lí của vật liệu hấp phụ 2.3.1 Ảnh SEM của vật liệu hấp phụ
Ảnh SEM của vật liệu hấp phụ được chụp trên kính hiển vi điện tử quét JSM
Trang 31Két quả anh SEM cua vật liệu cho thấy, bề mặt vật liệu có độ xốp tương đối cao và đồng đều
2.3.2 Diện tích bề mặt riêng của vật liệu hấp phụ
BET là một trong những phương pháp tốt nhất để đánh giá khả năng hấp phụ
của các vật liệu dựa vào diện tích bề mặt.Đề xác định diện tích bề mặt của các vật liệu theo phương pháp BET, người ta tiễn hành hấp phụ và giải hấp Na ở nhiệt độ cố
định khoảng 77K Diện tích bề mặt riêng của các vật liệu được xác định theo phương pháp hấp phụ đa phân tử BET tại Khoa Hoá học - Trường ĐHSP Hà Nội
Diện tích bề mặt riêng của vật liệu là: 268,5627m”⁄g (chi tiết được trình bày trong phan phy luc)
2.3.3 Phố hồng ngoại của vật liệu hấp phụ
Để nhận biết các nhóm chức của vật liệu, chúng tôi tiến hành chụp phô hồng ngoại của vật liệu hấp phụ trong vùng bước sóng từ 4000 — 400cm" trên máy đo phổ hồng ngoai FT-IR Perkin Elmer tại Khoa Hóa học — Trường ĐH KHÍTN - ĐHQG Hà Nội
Trang 32Trên phổ phân tích phổ hồng ngoại của vật liệu chúng tôi nhận thấy: phô hồng ngoại của hai vật liệu là tương tự nhau.Cực đại hấp thụ mạnh và nhọn 6 1384,89cm'! đặc trưng cho liên kết của nhóm NOz- Mặt khác, phổ hồng ngoại của các vật liệu xuất hiện cực đại chân rộng ở bước sóng 3444,87cmr!, đặc trưng cho các tâm axít yếu của nhóm Si-OH và các liên kết hóa trị O-H, ở 1010,70em' đặc trưng cho các liên kết của
nhóm PO,* Cue dai hap thụ ở 1643,35cm' của vật liệu hấp phụ đặc trưng cho liên kết biến dạng O-H của H›O kết tinh, điều đó cho thấy sự tồn tại các tỉnh thể kết tỉnh trong
vật liệu [15]
Việc phân tích phổ hồng ngoại của hai vật liệu cho thấy trên bề mặt vật liệu có chứa các nhóm chức hoạt động tạo điều kiện cho sự hấp phụ các cation Mn(]), NiqI) trên vật liệu
2.3.4 Giản đồ nhiễu xạ tỉa X của vật liệu hấp phụ
Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu hấp phụ được đo trên máy nhiễu xạ tia X Siemens D8 Advance-Bruker tại Khoa Hóa học - Trường ĐH KHTN - ĐHQG Hà
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample co Ce Lin (Cps) 10 20 30 40 so 60 2-Theta - Scale
BWFile: Nhung TN mau co Co.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 10.000 * - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.0
l03-065-5923 (C) - Gerium Oxide - GeO2 - ¥: 78.22 % - d x by: 1 - WL: 1.5406 - Cubic - a 5.40370 -b 5.40370 - ¢ 5.40370 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fm-3m (228) - 4 - 1 Imị (C) © by: _ )
Hình 2.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu
Quá trình chế tạo vật liệu sử dụng Fe(NO2)a nên trong giản dé XRD cia vật liệu xuất
hiện kết tủa vô định hình của Fe** voi PO* va SiO? Do quá trình chế tạo có gia thêm
đất hiếm Ce* nén trong giản đồ tia X của vật liệu xuất hiện pIc đặc trưng cua tinh thé
Trang 33CeO» Việc phân tích phổ hồng ngoại cũng như giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu bước
đầu cho thấy các tâm hoat déng PO* va SiO? co thé đã xuất hiện trên bề mặt vật liệu
Quá trình chế tạo vật liệu có thể xảy ra các phương trình sau:
5Fe?'+2PO}+SiO?” +(n+11)H,O =>
Fe*+PO} 4
2Fe?'+3SiO7 = Fe,(SiO,), == FePO,
FePO, +Fe(SiO, )PO,+FeO(OH)+Fe,O,.nH,0+7H,0*
2.4 Xác định điểm đẳng điện của vật liệu hấp phụ
Lần lượt cho 0,2g vật liệu vào 11 bình nón chứa dung dịch NaCl 0,1M có pH
(pHu) tăng dần từ 1 + 12 Để yên dung dịch trong 48h sau đó xác định lại pH của các
dung dịch, giá trị pH này gọi là pH c4n bang (pHa) ApH là hiệu số giữa giá trị pHụa va
giá trị pH‹› Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ApH vao pHa, điểm giao nhau giữa
đường cong với tọa độ mà tai do ApH = 0 cho ta giá trị điểm đẳng điện của vật liệu [16]
Trang 34Kết quả nghiên cứu cho thấy giá trị điểm đăng điện (pI) của vật liệu hấp phụ là 7,26 Khi pH của dung dịch nghiên cứu nhỏ hơn pI thì bề mặt vật liệu hấp phụ tích
điện dương và ngược lại thì bề mặt vật liệu tích điện âm
2.5 Nghiên cứu điều kiện tối ưu cho phép xác định Mn(I), Ni) bằng phép đo UV - Vis
2.5.1 Bước sóng
* Đối với Mn(I):
- Chuẩn bị 5 cốc thủy tỉnh dung tích 50mL
- Dùng pipet lẫy chính xác 5mL dung dịch Mn(II) nồng độ 50mg/L cho vào các cốc đã được chuẩn bị sẵn
- Tiến hành pha chế lên màu dung dịch ở nhiệt độ phòng, rồi quét dai bước sóng
để tìm bước sóng tối ưu
Kết quả khảo sát bước sóng tối ưu cho phép xác định Mn(II) được trình bày trong bảng 2.2 Bảng 2.2 Kết quả khảo sát bước sóng đối với Mn(I) Bước sóng(nm) Abs 760,5 0,1393 644.5 0,1493 543,0 0.1959 525,0 0,2145 506,5 0,2103
Như vậy, tại bước sóng 525nm thì độ hấp thụ quang là lớn nhất nên chúng tôi tiến hành đo các dung dịch chứa mangan tại bước sóng 525nm
* Đối với NiD:
Tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của bước sóng đối với dung dịch NiI) nồng độ 4,06 (mg/L) (Abs= 0,395), chúng tôi thu được kết quả trong bảng 2.3
Trang 35Bảng 2.3 Kết qua khdo sat buéc song doi véi Ni(II) Bước sóng (nm) Abs 425 0,280 450 0,325 500 0,372 536 0,399 600 0,353 635 0,262
Khảo sát sự ảnh hưởng của bước sóng đến phép xác dinh Ni(II) chúng tôi nhận thấy, khi bước sóng tăng thì độ hấp thụ quang tăng sau đó giảm dần và đạt giá trị cao
nhất tại bước sóng 536nm Do đó cúng tôi chọn bước sóng tối ưu là 536nm cho phép
xác định Ni(II) bằng phương pháp UV-Vis 2.5.2 Thời gian
* Đối với Mn(ID:
- Chuẩn bị 7 cốc thủy tỉnh dung tích 50mL
- Dùng pipet lấy chính xác 5mL dung dịch Mn(I) nồng độ 50mg/L cho vào các cốc đã được chuẩn bị sẵn
- Tiến hành pha chế dung dịch (định mức 50mL) ở nhiệt độ phòng với các thời
gian 0 phút, 15 phút, 30 phút, 45 phút, 60 phút, 75 phút, 90 phút rồi đo độ hấp thụ
quang của dung dịch ở bước song 525nm
Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đối với phép xác định Mn(T) được trình bày trong bảng 2.4
Trang 36Bang 2.4 Sy anh hwéng ciia thoi gian dén phép xdc dinh Mn(I) Thời gian (phút) Abs 0 0,2160 15 0,2155 30 0,2150 45 0/2128 60 0/2128 75 0,2126 90 0/2120
Khi tăng thời gian thì độ hấp thụ quang của dung dịch chứa mangan thay đổi không đáng kể Tuy nhiên, chúng tôi vẫn tiến hành đo phố UV-Vis của các dung dịch trong khoảng 30 phút sau khi lên màu vì đối với những mẫu có nồng độ nhỏ có thể sẽ bị ảnh hưởng bởi các tác nhân khử có trong môi trường làm cho việc xác định Mn(II) có trong mẫu sẽ không chính xác [5]
* Déi voi Nid):
Trang 37Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian trong phép xác định Ni(IH) chúng tôi nhận thấy khi thời gian tăng thì độ hấp thụ quang của dung dịch tăng và đạt cực đại trong khoảng 120-150 phút Do đó chúng tôi lựa chọn khoảng thời gian tối ưu cho phép đo Ni(I) là 120-150 phút Điều này có thể được giải thích như sau: trong khoảng thời gian từ 0-90 phút, phản ứng tạo phức giữa ion niken va thuốc thử xảy ra chưa hoàn toàn, còn sau thời gian 150 phút có thể xảy ra phản ứng giữa phức tạo thành với ion H*làm cho nồng độ của phức giảm, dẫn đến độ hấp thụ
quang giảm Ở thời gian 120-150 phút, phức tạo thành ôn định nhất nên độ hấp thụ
quang là cao nhất
2.5.3 pH
* Déi voi Mn(ID:
- Chuẩn bị 7 cốc thủy tinh dung tích 50mL
- Dùng pipet lấy chính xác 5,5mL dung dịch Mn(I) nồng độ 50mg/L cho vào các cốc đã được chuẩn bị sẵn và điều chỉnh pH từ 2,0 đến 8,0
- Tiến hành pha chế lên màu dung dịch (định mức 50mL) ở nhiệt độ phòng rồi
đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóng 525nm
Kết quả khảo sát sựảnh hưởng của pH đến phép xác định Mn(II) được trình bày trong bảng 2.6 Bảng 2.6 Kết quả khảo sát pH đối với Mn(I) pH Abs 2,0 0,2334 3,0 0,2323 4,0 0,2227 5,0 0,2169 6,0 0,2014 7,0 0,1955 8,0 0,1901
Các kết quả thu được cho thấy khi pH của dung dịch ở khoảng 2-3 thì nồng độ Mn(I) xác định được là gần với nồng độ ban đầu nhất Do vậy, chúng tôi xác định được giá trị pH tối ưu cho phép xác định Mn(T) là trong khoảng từ 2-3
Trang 38* Đối với Ni(ID:
Kết quả khảo sát được trình bày trong bảng 2.7
Bảng 2.7 Kết quả khảo sát pH đối voi Ni(II) Abs 0,098 0,145 0,178 0,201 0,237 0,301 0,366 0,381 0,392 0,397 0,338 = =x Ol} Ol ALND] NMI HR] W]n]e — oO ¬ _—
Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến phép xác định Ni(II) chúng tôi nhận thấy khi pH tăng thì độ hấp thụ quang tăng sau đó giảm dần Để phức tạo thành bền và ôn định cần tiến hành trong môi trường bazơ yếu, điều này phù hợp với lí thuyết Do đó chúng tôi lựa chọn pH tối ưu cho phép đo UV- Vis đối với Ni(ID trong khoảng từ 8-10
2.5.4 Lượng thuốc thử
* Đối với Mn(D:
- Chuẩn bị 6 cốc thủy tỉnh đung tích 50mL
- Dùng pipet lấy chính xác 5,5mL dung dịch Mn(I) nồng độ 50mg/L cho vào
các cốc đã được chuẩn bị sẵn
- Điều chỉnh pH tối ưu của dung dịch, tiến hành pha chế lên màu dung dịch ở nhiệt độ phòng với lượng thuốc thử khác nhau từ ImL đến 6mL sau đó đo độ hấp thụ
quang của dung dịch ở bước sóng 525nm
Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của lượng thuốc thử cho phép xác định Mn(I) được trình bày trong bảng 2.8
Trang 39Bảng 2.8 Sự ảnh hưởng của lượng thuốc thử đối với Mn() Thuốc thử (mL) Abs 1 0,2023 2 0,2289 3 0,2295 4 0,2307 5 0,2326 6 0,2343
Khi tăng lượng thuốc thử trong phép xác định Mn(II) chúng tôi nhận thấy, lượng thuốc thử càng tăng thì độ hấp thụ quang của dung địch càng lớn, điều này được giải thích do tính chất cộng tính của độ hấp thụ quang Do vậy, khi sử dụng
lượng thuốc thử lớn thì độ hấp thụ quang thu được sẽ lớn, dẫn đến việc xác định
nông độ Mn(II) trong dung dịch bằng phép do UV - Vis không chính xác Chúng tôi nhận thấy khi dùng 2mL thuốc thử thì nồng độ Mn(II) xác định được là gần nhất so với nồng độ lí thuyết ban đầu, do đó chúng tôi sử dụng lượng thuốc thử tối ưu là 2mL cho các phép đo tiếp theo [1, 6, 7]
* Đối với Ni:
Kết quả khảo sát được trình bày trong bảng 2.9
Bảng 2.9 Sự ảnh hướng của lượng thuốc thử đối với Ni(II) Thuốc thử (mL) Abs 1,0 0,355 15 0,400 2,0 0,445 2,5 0,470 3,0 0,485
Kết quả khảo sát cho thấy khi tăng lượng dư thuốc thử trong phép xác định
NiqD thì độ hấp thụ quang tăng dần theo định luật cộng tính Do đó, chúng tôi lựa
chọn lượng thuốc thử tối ưu là 1,5mL cho các thí nghiệm tiếp theo
Trên cơ sở các điều kiện tối ưu cho phép xác định Mn(I), Ni(II) theo phép đo
UV- Vis đã khảo sát được, chúng tôi tiến hành xây dựng lại đường chuẩn xác định
Mnd@)) và Ni(II)
Trang 402.6 Xay dung duéng chuan xac dinh néng dé Mn(ID, Ni(II) theo phuong pháp
quang phố hấp thụ phân tử * Đối với Mn(II):
Từ dung dịch chuẩn Mn(I) có nồng độ 1000mg/L pha ra dung dịch Mn(I)
50mg/L, từ đó pha ra các nồng độ: 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0 và 10,0mg/L Cho vào mỗi cốc chứa dung dịch Mn(II) 2,5g amoni persulfat và hỗn hợp thuốc thử, điều chỉnh pH và lượng thuốc thử tối ưu như đã khảo sát ở trên Đun trên bếp điện để lên màu, định mức 10mL và tiến hành đo độ hấp thụ quang của các dung dịch trên ở bước sóng 525nm [25]
Với sự hỗ trợ của hệ thống máy đo quang và phần mềm ta lập được đường
chuẩn của Mn(I])