Ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Co (II) và Mn (II) trên vật liệu compozit PANi vỏ lạcỨng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Co (II) và Mn (II) trên vật liệu compozit PANi vỏ lạcỨng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Co (II) và Mn (II) trên vật liệu compozit PANi vỏ lạcỨng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Co (II) và Mn (II) trên vật liệu compozit PANi vỏ lạcỨng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Co (II) và Mn (II) trên vật liệu compozit PANi vỏ lạcỨng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Co (II) và Mn (II) trên vật liệu compozit PANi vỏ lạcỨng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Co (II) và Mn (II) trên vật liệu compozit PANi vỏ lạcỨng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Co (II) và Mn (II) trên vật liệu compozit PANi vỏ lạcỨng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Co (II) và Mn (II) trên vật liệu compozit PANi vỏ lạc
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ THỊ HÀ THU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ ĐỂ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Co(II) VÀ Mn(II) TRÊN VẬT LIỆU COMPOZIT POLYANILIN - VỎ LẠC LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ THỊ HÀ THU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ ĐỂ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Co(II) VÀ Mn(II) TRÊN VẬT LIỆU COMPOZIT POLYANILIN - VỎ LẠC Ngành: Hóa phân tích Mã số: 8.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS BÙI MINH QUÝ THÁI NGUYÊN - 2018 LỜI CẢM ƠN Lời với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, xin gửi lời cảm ơn tới TS Bùi Minh Quý - người truyền cho tri thức tâm huyết nghiên cứu khoa học, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Quý thầy khoa Hố học - trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất thời gian để tơi hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới tồn thể gia đình, bạn bè đồng nghiệp cổ vũ, động viên suốt thời gian qua Trong trình thực luận văn hạn chế mặt thời gian, kinh phí trình độ chun mơn nên khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp q báu thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Lê Thị Hà Thu a MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT a DANH MỤC CÁC BẢNG b DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ c MỞ ĐẦU Chương 1.TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung coban mangan 1.1.1 Tính chất vật lý 1.1.2 Tính chất hóa học 1.2 Tổng quan chung vật liệu compozit sở PANi vỏ lạc 1.2.1 Giới thiệu chung PANi 1.2.2 Vỏ lạc 1.2.3 Một số phương pháp tổng hợp vật liệu compozit PANi - PPNN 1.2.4 Một số đặc trưng vật liệu compozit PANi - vỏ lạc 1.2.5 Tình hình nghiên cứu nước giới vật liệu hấp phụ Mn(II) Co(II) 10 1.3 Đặc điểm trình hấp phụ 12 1.3.1 Các khái niệm 12 1.3.2 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt 13 1.3.3 Động học hấp phụ 17 1.3.4 Động học hấp phụ 20 1.4 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 26 1.4.1 Nguyên tắc phương pháp 26 1.4.2 Hệ trang bị phép đo AAS 28 b Chương 2.THỰC NGHIỆM 31 2.1 Đối tượng phương pháp nghiên cứu 31 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 31 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu 31 2.2 Hóa chất - Thiết bị, dụng cụ 31 2.2.1 Hóa chất 31 2.2.2 Thiết bị - Dụng cụ 32 2.2 Thực nghiệm 32 2.3.1 Khảo sát phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 32 2.3.2 Nghiên cứu khả hấp phụ Co (II) Mn (II) compozit PANi - vỏ lạc 33 Chương 3.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Đánh giá phép đo phổ hấp thụ nguyên tử AAS 36 3.1.1 Tổng hợp điều kiện xác định Co Mn phép đo phổ AAS 36 3.1.2 Đường chuẩn xác định Co Mn 36 3.1.3 Giới hạn phát giới hạn định lượng phép đo AAS 37 3.2 Nghiên cứu khả hấp phụ Co (II) Mn (II) vật liệu PANi vỏ lạc 38 3.2.1 Nghiên cứu hấp phụ tĩnh 38 3.2.2 Nghiên cứu hấp phụ động 45 KẾT LUẬN 51 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 c d DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt PANi VLHP PPNN TLTK Tên tiếng Việt Polyanilin Vật liệu hấp phụ Phụ phẩm nông nghiệp Tài liệu tham khảo Ký hiệu C0 Ce C Ct Ci T H Q qe qmax KL RL KF N k1, k2 Ea R T m L Q V KT KYN KB Kt R2 a Tên tiếng Việt Nồng độ ban đầu Nồng độ thời điểm cân Nồng độ thời điểm t Nồng độ sau tái hấp thụ Nồng độ sau giải hấp phụ Thời gian Hiệu suất hấp phụ Dung lượng hấp phụ Dung lượng hấp phụ cân Dung lượng hấp phụ cực đại Hằng số Langmuir Tham số cân phương trình Langmuir Hằng số Freundlich Hệ số phương trình Freundlich Hằng số tốc độ bậc 1, bậc Năng lượng hoạt động q trình hấp phụ Hằng số khí Nhiệt độ tuyệt đối Khối lượng chất hấp phụ Độ dài tầng chuyển khối Hiệu suất sử dụng cột hấp phụ Hằng số tốc độ dòng chảy Thể tích chảy qua cột hấp phụ Hệ số tốc độ Thomas Hệ số tốc độ Yoon-Nelson Hệ số tốc độ Borhart-Adam Thời gian để hấp phụ 50% chất bị hấp phụ Hằng số tốc độ khuếch tán Hệ số tương quan DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Mối tương quan RL dạng mơ hình 16 Bảng 3.1 Các điều kiện xác định Co, Mn phương pháp F-ASS 36 Bảng 3.2 Sự phụ thuộc độ hấp thụ vào nồng độ Co Mn 36 Bảng 3.3 Các thơng số phân tích phương sai đường chuẩn xác định Co Mn phép đo phổ AAS 37 Bảng 3.4 Giới hạn phát (LOD) giới hạn định lượng(LOQ) Co Mn phép đo AAS 37 Bảng 3.5 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ Co (II) Mn (II) vật liệu compozit PANi - vỏ lạc vào pH 38 Bảng 3.6 Sự phụ thuộc thời gian đến hiệu suất hấp phụ Co (II) Mn (II) 40 Bảng 3.7 Sự phụ thuộc nồng độ ban đầu Co (II), Ni (II) đến hiệu suất dung lượng hấp phụ PANi - vỏ lạc 41 Bảng 3.8: Các tham số mơ hình động học hấp phụ Co (II), Mn (II) PANi/ vỏ lạc 43 Bảng 3.9 Các tham số phương trình hấp phụ đẳng nhiệt 45 Bảng 3.10 Các thơng số phương trình Yoon - Nelson hấp phụ Mn (II) điều kiện khác 46 Bảng 3.11 Các thơng số phương trình Thomas hấp phụ Mn (II) điều kiện khác 48 Bảng 3.11 Các thông số phương trình Bohart - Adam hấp phụ Mn (II) điều kiện khác 49 b DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Phổ hồng ngoại compozit PANi - vỏ lạc 10 Hình 1.2 Ảnh SEM vật liệu compozit PANi - vỏ lạc 10 Hình 1.3 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 15 Hình 1.4 Đồ thị phụ thuộccủa C/q vào C 15 Hình 1.5 Đường hấp phụ đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich (a), đồ thị để tìm số phương trình Freundlich (b) 16 Hình 1.6 Đồ thị phụ thuộc lg(qe - qt) vào t 18 Hình 1.7 Đường cong cột hấp phụ 21 Hình 1.8 Đồ thị phụ thuộc ln[(C0/Ce)-1] vào t 23 Hình 1.9 Đồ thị phụ thuộc In[Ce/(Co-Ce)] vào t 23 Hình 1.10 Sơ đồ cấu tạo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 29 Hình 2.1 Mơ hình cột hấp phụ theo phương pháp hấp phụ động 34 Hình 3.1 Đồ thị đường chuẩn Co (a) Mn (b) phép đo phổ F - AAS 37 Hình 3.2 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ Co (II) Mn (II) vào pH vật liệu compozit PANi - vỏ lạc 39 Hình 3.3 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất hấp phụCo (II) Mn (II) PANi - vỏ lạc 40 Hình 3.4 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu Co(II), Mn(II) đến dung lượng hấp phụ 42 Hình 3.5 Ảnh hưởng củanồng độ ban đầu Co(II), Mn (II) đến hiệu suất hấp phụ 42 Hình 3.6 Mơ hình động học hấp phụ bậc (a) bậc (b) dạng tuyến tính Co (II) Mn (II) compozit PANi - vỏ lạc 42 c Hình 3.7 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir (a) Freundlich (b) dạng tuyến tính 45 Hình 3.8 Phương trình Yoon - Nelson dạng tuyến tính thay đổi tốc độ dòng chảy (a), chiều cao cột hấp phụ (b) nồng độ ban đầuMn (II) (c) 46 Hình 3.9 Phương trình Thomas dạng tuyến tính thay đổi tốc độ dòng chảy (a), chiều cao cột hấp phụ (b) nồng độ ban đầu Mn (II) (c) 48 d 60 50 40 Co (II) Mn (II) 30 20 y = -0.0062x2 + 0.6647x + 0.3337 R² = 0.9939 10 0 20 40 60 80 y = -0.0003x2 - 0.1459x + 76.501 R² = 0.9791 80 Hiệu suất hấp phụ (%) Dung lượng hấp phụ (mg/g) y = -0.0018x2 + 0.7703x + 0.0537 R² = 0.9992 70 60 40 Co (II) y = -14.58ln(x) + 97.778 R² = 0.9668 20 100 20 Nồng độ ban đầu (mg/l) Hình 3.4 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu Co(II), Mn(II) đến dung lượng hấp phụ Mn (II) 40 60 80 Nồng độ ban đầu (mg/l) 100 Hình 3.5 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu Co(II),Mn (II) đến hiệu suất hấp phụ Kết cho thấy, nồng độ ban đầu Co (II) Mn (II) tăng dung lượng tăng, hiệu suất hấp phụ giảm theo phương trình (1), (2) với Co (II); phương trình (3), (4) với Mn (II) Các phương trình có hệ số tương quan R2 cao y = -0,0018x2 + 0,7703x + 0,0537; R2 = 0,9992 (1) y = -0,0003x2 - 0,1459x + 76,501; R2 = 0,9983 (2) y = -0,0062x2 + 0,6647x + 0,0537; R2 = 0,9939 (3) R2 = 0,9668 y = -14,58 ln(x) + 97,778 ; (4) 3.2.1.4 Nghiên cứu mơ hình động học hấp phụ Từ kết nghiên cứu ảnh hưởng theo thời gian, tiến hành nghiên cứu động học trình hấp phụ Co (II) Mn (II) vật liệu compozit PANi - vỏ lạc theo mơ hình động học hấp phụ bậc bậc (hình 3.6) -3 (a) y = -0.0578x + 1.3028 log(qe-qt) -1 t/qt (phút.g/mg) R² = 0.9654 -2 Co (II) Mn (II) y = -0.0234x + 0.6994 R² = 0.9893 15 y = 0.0851x + 3.2027 R² = 0.932 12 y = 0.0679x + 0.1832 R² = 0.9997 0 20 40 60 80 100 120 140 t (phút) Co (II) Mn (II) 20 40 60 80 t (phút) 100 120 Hình 3.6 Mơ hình động học hấp phụ bậc (a) bậc (b) dạng tuyến tính Co (II) Mn (II) compozit PANi - vỏ lạc 42 Bảng 3.8: Các tham số mơ hình động học hấp phụ Co (II), Mn (II) PANi/ vỏ lạc Mơ hình động học bậc Ion k1 qe -1 (phút ) (mg/g) Co (II) 0,9893 1,61 0,95 R2 Mn (II) 0,9654 3,00 0,88 q thực Mơ hình động học bậc k2 qe R2 (mg/g) (g/mg.phút) (mg/g) 14,39 0,9997 4,94 14,73 nghiệm 10,86 0,9320 82,90 11,75 Kết bảng 3.8 cho thấy: - Với Co (II): hệ số tương quan R2 tính theo mơ hình động học hấp phụ bậc bậc cao (R2> 0,98) Tuy nhiên, giá trị dung lượng hấp phụ cân tính theo mơ hình động học bậc (qe = 14,73 mg/g) gần với giá trị xác định theo thực nghiệm (qe = 14,39 mg/g - C0 = 19,75 mg/l, V = 50 ml, mPANi/vỏ lạc = 0,05 g, t = 120 phút) Do vậy, trình hấp phụ Co (II) PANi/ vỏ lạc phù hợp với mơ hình động học hấp phụ bậc 2, với số tốc độ phản ứng k2 = 4,94 g/mg.phút - Với Mn (II): hệ số tương quan R2 tính theo mơ hình động học hấp phụ bậc bậc cao (R2> 0,93) Tuy nhiên, giá trị dung lượng hấp phụ cân tính theo mơ hình động học bậc (qe = 11,75 mg/g) gần với giá trị xác định theo thực nghiệm (qe = 10,86 mg/g - C0 = 10,987 mg/l, V = 50 ml, mPANi/vỏ lạc = 0,05 g, t = 120 phút) Do vậy, trình hấp phụ Mn (II) PANi/ vỏ lạc phù hợp với mơ hình động học hấp phụ bậc 2, với số tốc độ phản ứng k2 = 82,90 g/mg.phút Q trình hấp phụ tn theo mơ hình động học bậc 2, xác định lượng hoạt động hóa học q trình hấp phụ theo công thức 1.24, kết cho thấy lượng hoạt động hóa học q trình hấp phụ Co (II) Mn (II) compozit PANi - vỏ lạc 13,11 kJ/mol 12,00 kJ/mol 43 Giá trị nằm khoảng từ ÷ 25 kJ/mol Do trình hấp phụ Co (II) Mn (II) compozit PANi - vỏ lạc hấp phụ vật lý [4, 5, 15] 3.2.1.5 Nghiên cứu mơ hình hấp phụ Từ kết nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ chất bị hấp phụ, tiến hành nghiên cứu mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt q trình hấp phụ Co (II), Mn (II) vật liệu compozit PANi - vỏ lạc theo mơ hình Langmuir Freundlich (hình 3.7) Kết (bảng 3.9) cho thấy: Các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Co (II) Mn (II) có hệ số tương quan R2 cao (R2> 0,95) Hằng số Freundlich (NF) Co (II) Mn (II) 1,28 1,85; giá trị nằm khoảng thuận lợi cho trình hấp phụ từ ÷ 10 [3,4] Mặt khác, so sánh giá trị tham số Langmuir RL xác định theo phương trình (1.9), nhận thấy giá trị nằm khoảng RL = 0,58 ÷ 0,97 với hấp phụ Co (II), RL = 0,18 ÷ 0,64, khoảng thuận lợi cho mơ hình Do q trình hấp phụ Co (II) Mn (II) PANi/ vỏ lạc phù hợp với mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Dung lượng hấp phụ cực đại cao, đạt qmax = 107,53 mg/g với Co (II), qmax = 23,15 mg/g với Mn (II) Kết dung lượng hấp phụ cực đại đạt vật liệu PANi/ vỏ lạc lớn nhiều so với nghiên cứu trình hấp phụ Co (II) vật liệu hấp phụ nghiên cứu [23 - 25] Giá trị tham số n tìm phương trình Freundlich ion nhỏ, theo [4,5,15], hấp phụ PANi - vỏ lạc ion Co (II), Mn (II) mang chất lực liên kết vật lý Kết trùng với kết thu tính tốn lượng hoạt động hóa q trình hấp phụ (Ea) 44 y = 0.7807x + 0.5694 R² = 0.989 1.5 y = 0.0093x + 1.311 (a) R² = 0.9872 C/q (g/l) 1.5 1.0 Co (II) 0.5 y = 0.0432x + 0.3901 R² = 0.9592 20 C (mg/l) (b) Co (II) Mn (II) Mn (II) 0.5 0.0 log q 2.0 y = 0.5409x + 0.513 R² = 0.9858 40 0.5 logC 1.5 Hình 3.7 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir (a) Freundlich (b) dạng tuyến tính Bảng 3.9 Các tham số phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Ion Co (II) Mn (II) Phương trình Langmuir KL (l/mg) qmax (mg/g) R2 0,0071 107,53 0,9872 0,1107 23,15 0,9592 Phương trình Frendlich KF (mg/g) n R2 3,7102 1,28 0,9890 3,2584 1,85 0,9858 3.2.2 Nghiên cứu hấp phụ động Sử dụng cột hấp phụ, tiến hành nghiên cứu đường cong q trình hấp phụ Mn (II) cột cách thay đổi tốc độ dòng chảy, chiều cao cột hấp phụ (khối lượng chất hấp phụ) nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ Từ số liệu xử lý theo mơ hình Yoon - Nelson, Thomas Bohart Adam để xác định thông số như: nồng độ chất hấp phụ bão hòa (N0), thời gian nồng độ thoát giảm 50% (τ), dung lượng hấp phụ (q0) cột hấp phụ Do điều kiện khách quan trình làm thực nghiệm nên chúng tơi nghiên cứu hấp phụ động q trình hấp phụ Mn (II) vật liệu compozit PANi - vỏ lạc Kết thể phần từ 3.2.2.1 đến 3.2.2.3 3.2.2.1 Mơ hình Yoon - Nelson 45 1.5 y = 0.0048x - 1.9405 R² = 0.9927 ln(Ct/(Co - Ct)) 1.0 1,0 ml/phút 2,0 ml/phút 3,0 ml/phút (a) (b) ln(Ct/(Co - Ct)) 0.5 0.0 -2 -0.5 -1.0 y = 0.0071x - 1.7392 R² = 0.977 -1.5 y = 0.0092x - 1.3434 R² = 0.9947 -2.0 100 200 300 t (phút) 400 1.8 cm y = 0.0068x - 1.6423 R² = 0.9744 y = 0.0049x - 1.9482 R² = 0.9909 -4 -6 500 0.6 cm y = 0.0074x - 1.6309 R² = 0.96 100 200 300 t (phút) 3,0 cm 400 500 (c) ln(Ct/(Co - Ct)) -1 -2 -3 -4 -5 y = 0.0076x - 0.4855 R² = 0.9733 y = 0.0066x - 1.0811 R² = 0.9788 y = 0.0049x - 1.9482 R² = 0.9909 mg/l 10 mg/l 20 mg/l 100 Hình 3.8 Phương trình Yoon Nelson dạng tuyến tính thay đổi tốc độ dòng chảy (a), chiều cao cột hấp phụ (b) nồng độ ban đầu Mn (II) (c) 200 300 t (phút) 400 500 Bảng 3.10 Các thơng số phương trình Yoon - Nelson hấp phụ Mn (II) điều kiện khác C0 H Q KYN -1 τ R2 (mg/l) (cm) (ml/phút) (phút ) (phút) 20 3,0 1,0 0,0048 404,4 0,9927 20 3,0 2,0 0,0071 245,0 0,9770 20 3,0 3,0 0,0091 147,6 0,9947 20 0,6 1,0 0,0082 216,5 0,9600 20 1,8 1,0 0,0067 242,9 0,9744 3,0 1,0 0,0081 71,9 0,9733 10 3,0 1,0 0,0067 164,5 0,9834 Kết phân tích số liệu theo mơ hình Yoon - Nelson bảng 3.10 cho thấy, hệ số tương quan R2 đạt giá trị lớn, R2 ≥ 0,96 Do nói, 46 hấp phụ Mn (II) cột hấp phụ thay đổi thông số tuân theo mơ hình hấp phụ Yoon - Nelson Hằng số KYN tăng tốc độ dòng chảy tăng, chiều cao cột hấp phụ giảm nồng độ ban đầu Mn (II) giảm Thời gian nồng độ thoát giảm 50% (τ) so với nồng độ ban đầu tăng tốc độ dòng chảy giảm, chiều cao cột hấp phụ tăng nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ tăng Với cột hấp phụ có chiều cao 3,0 cm - tương đương 0,5 g khối lượng chất hấp phụ PANi - vỏ lạc, tốc độ dòng chảy 1,0 ml/phút, giá trị τ đạt giá trị lớn 404,4 phút Chứng tỏ với thơng số cột thời gian sử dụng cột lâu 3.2.2.2.Mơ hình Thomas y = -0.0071x + 1.7392 R² = 0.977 ln(Co/Ct - 1) y = -0.0048x + 1.9405 R² = 0.9927 ln(Co/Ct - 1) 1,0 ml/phút -1 y = -0.0092x + 1.3434 R² = 0.9947 -2 100 200 300 t (phút) 3,0 ml/phút 400 1.8 cm y = -0.0067x + 1.6275 R² = 0.9795 3,0 cm y = -0.0048x + 1.9405 R² = 0.9927 -1 2,0 ml/phút 0,6 cm y = -0.0082x + 1.775 R² = 0.9456 (b) (a) -3 500 47 100 200 300 t (phút) 400 500 ln (Co/Ct - 1) Hình 3.9 Phương trình Thomas dạng tuyến tính thay đổi tốc độ mg/l y = -0.0081x + 0.5823 R² = 0.9684 y = -0.0067x + 1.102 R² = 0.9834 10 mg/l 20 mg/l y = -0.0048x + 1.9405 R² = 0.9927 dòng chảy (a), chiều cao cột hấp phụ (b) nồng độ ban đầu Mn (II) -2 (c) -4 (c) 100 200 300 t (phút) 400 500 Kết phân tích số liệu theo mơ hình Thomas cho thấy, hệ số tương quan R2 đạt giá trị từ 0,94 ÷ 0,99 Do nói, hấp phụ Mn (II) cột hấp phụ thay đổi thông số tn theo mơ hình hấp phụ Thomas Nếu tăng tốc độ dòng số KT tăng, dung lượng hấp phụ q0 lại giảm Ngược lại, nồng độ ban đầu tăng KT giảm dung lượng hấp phụ lại tăng; thay đổi chiều cao cột hấp phụ dung lượng hấp phụ tăng KT giảm Giá trị dung lượng hấp phụ cực đại cột đạt giá trị lớn nồng độ ban đầu Mn (II) 20 mg/l, chiều cao cột hấp phụ 3,0 cm tốc độ dòng chảy 1,0 ml/phút 43,29 mg/g Bảng 3.11 Các thông số phương trình Thomas hấp phụ Mn (II) điều kiện khác C0 H Q KT -1 q0 -1 R2 (mg/l) (cm) (ml/phút) (ml.phút mg ) (mg/g) 20 3,0 1,0 0,24 43,29 0,9927 20 3,0 2,0 0,36 19,60 0,9770 20 3,0 3,0 0,46 17,72 0,9947 20 0,6 1,0 0,41 15,18 0,9456 20 1,8 1,0 0,34 27,19 0,9795 48 3,0 1,0 1,62 0,72 0,9684 10 3,0 1,0 0,37 3,29 0,9788 3.2.2.3 Mơ hình Bohart - Adam Phương trình dạng tuyến tính mơ hình Bohart - Adam mơ hình Thomas có dạng giống nhau, biểu diễn phụ thuộc ln(C0/Ct-1) vào t, sử dụng kết phương trình hình 3.9 để xác định thơng số mơ hình Bohart - Adam Kết thể bảng 3.12 Bảng 3.11 Các thông số phương trình Bohart - Adam hấp phụ Mn (II) điều kiện khác C0 H Q KBA No (mg/l) (cm) (ml/phút) (l/phút/mg) (mg/l) 20 3,0 1,0 7,69 35 641,42 0,9927 20 3,0 2,0 11,54 10 047,90 0,9770 20 3,0 3,0 14,98 967,38 0,9947 20 0,6 1,0 8,30 410,32 0,9456 20 1,8 1,0 8,50 10 633,86 0,9795 3,0 1,0 12,56 544,96 0,9684 10 3,0 1,0 4,03 115,10 0,9788 R2 Kết phân tích bảng 3.11 cho thấy, hệ số tương quan R2 đạt giá trị từ 0,94 ÷ 0,99 Do vậy, hấp phụ Mn (II) cột hấp phụ thay đổi thơng số tn theo mơ hình hấp phụ Bohart - Adam Hằng số KBA tăng tốc độ dòng chảy tăng, chiều cao cột hấp phụ giảm Nồng độ chất hấp phụ bão hòa (N0) tăng tốc độ dòng chảy giảm, chiều cao cột hấp phụ tăng nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ tăng Với cột hấp phụ có chiều cao 3,0 cm - tương đương 0,5 g khối lượng chất hấp phụ PANi - vỏ lạc, tốc độ dòng chảy 1,0 ml/phút, nồng độ ban đầu Mn (II) 20 mg/l, N0 đạt giá trị lớn 35641,42 mg/l Kết 49 thông số cột trùng với kết phân tích số liệu theo mơ hình trước Như vậy, với thơng số cột hấp phụ: chiều dài cột hấp phụ 3,0 cm, tốc độ dòng chảy 1,0 ml/phút, nồng độ ban đầu Mn (II) 20 mg/l cột hấp phụ có thời gian nồng độ giảm 50% (τ) so với nồng độ ban đầu 404,4 phút, dung lượng cột hấp phụ đạt 43,29 mg/g, nồng độ chất hấp phụ bão hòa (N0) đạt giá trị lớn 35641,42 mg/l Đây cột hấp phụ hoạt động hiệu để loại bỏ Mn (II) khỏi nước 50 KẾT LUẬN Nghiên cứu đánh giá phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử cho thấy: Đã xây dựng đường chuẩn xác định Co Mn phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử Xác định giới hạn phát (LOD) giới hạn định lượng phép đo (LOQ) Với Co: LOD, LOQ 0,2805 mg/l 0,9351 mg/l Với Mn: LOD, LOQ 0,1927 mg/l 0,6422 mg/l Vật liệu compozit PANi/ vỏ lạc có khả hấp phụ tốt Co (II) Mn (II) khỏi môi trường nước pH = 6, thời gian đạt cân hấp phụ 60 phút với Co (II) 90 phút với Mn (II) Quá trình hấp phụ Co (II) Mn (II) PANi - vỏ lạc tuân theo phương trình động học bậc 2, trình hấp phụ vật lý Sự hấp phụ Co (II) Mn (II) vật liệu compozit PANi - vỏ lạc tn theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich, với dung lượng hấp phụ cực đại Co (II) Mn (II) đạt 107,53 mg/g 23,15 mg/g (tính theo mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir) Sự hấp phụ Mn (II) cột hấp phụ tn theo mơ hình hấp phụ Yoon Nel son, Thomas Bohart - Adam Với chiều dài cột hấp phụ 3,0 cm, tốc độ dòng chảy 1,0 ml/phút, nồng độ ban đầu Mn (II) 20 mg/l cột hấp phụ đạt hiệu làm việc tốt với thời gian nồng độ thoát giảm 50% (τ) so với nồng độ ban đầu 404,4 phút, dung lượng cột hấp phụ đạt 43,29 mg/g, nồng độ chất hấp phụ bão hòa (N0) đạt giá trị lớn 35641,42 mg/l 51 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Lê Thị Hà Thu, Bùi Minh Quý, Nghiên cứu khả loại bỏ ion Co (II) khỏi dung dịch nước PANi/ vỏ lạc, Tạp chí Hóa học,(2018),56(3E1,2) – Giấy nhận đăng 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Ngọc Ban, Giáo trình thực tập Hóa lý, NXB Đại học Quốc gia, 2007, Hà Nội Bách khoa toàn thư mở Wikipedia-google Nguyễn Việt Bắc, Chu Chiến Hữu, Bùi Hồng Thỏa, Phạm Minh Tuấn, Polyanilin: Một số tính chất ứng dụng, Tạp chí khoa học công nghệ, 2005 Lê Văn Cát, Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lý nước, NXB Thanh niên, 1999, Hà Nội Lê Văn Cát, Hấp phụ trao đổi ion kĩ thuật xử lý nước thải, NXB Thống kê, 2002, Hà Nội Nguyễn Tuấn Dung, Hồ Thu Hương, Vũ Kế Oánh, Tô Thị Xuân Hằng, Tổng hợp hóa học polyanilin hoạt hóa camphosulfonic axit, Tạp chí hóa học, 2009 Nguyễn Thùy Dương, Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc thăm dò sử lý mơi trường, Luận văn thạc sỹ khoa học hóa học, Đại học Sư phạmThái Nguyên, 2008 Nông Thị Ngọc Hoa, Nghiên cứu khả hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II), đánh giá khả xúc tác vật liệu oxit nano ᵞ- Fe2O3 thăm dò xử lý hóa học - Luận văn thạc sĩ hóa học, 2013 Trần Văn Nhân (chủ biên), Hóa lý (tập II), NXB Giáo dục, 1998, Hà Nội 10 Hồng Nhâm, Hóa học vơ tập 3, NXB Giáo dục, 2014 53 11 Năng Hồng Nhung, Chế tạo vật liệu từ silicat photphat,nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng môi trường nước vật liệu định hướng ứng dụng, Luận văn thạc sỹ khoa học vật chất, Đại học Sư phạmThái Nguyên, 2015 12 Phạm Luận, Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại họcQuốc gia, 2003, Hà Nội 13 Bùi Minh Quý, Nghiên cứu tổng hợp compozit PANi phụ phẩm nông nghiệp để xử lý kim loại nặng Pb (II), Cr (VI) Cd (II), Luận văn tiến sĩ, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, 2015 14 Bùi Minh Quý, Trần Thị Trang, Trương Hồng Quân, Vũ Quang Tùng, Nghiên cứu hấp phụ xanh metylen nước vật liệu compozit Polyanilin - vỏ lạc, Tạp chí Xúc tác Hấp phụ Việt Nam, T6(4), 89 - 93, 2017 15 Bùi Minh Quý, Phan Thị Bình, Vũ Quang Tùng, Nguyễn Như Lâm, Trần Thị Thu Hà, Nghiên cứu khả loại bỏ Cr(VI) khỏi dung dịch nước vật liệu compozit PANi - vỏ lạc theo phương pháp hấp phụ động, Tạp chí Hóa học, 52(6A), 212-215,2014 16 Nguyễn Thị Thu, Hóa keo, NXB Sư phạm,2002, Hà Nội 17 Ngô Thị Mai Việt, Nghiên cứu phân bố số kim loại nặng trầm tích thuộc lưu vực Sơng Cầu ,Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, 20 (4), 2015 18 Minh Quy Bui, Thi Binh Phan, Thi Tot Pham, Thi Xuan Mai, and Thi Thanh Thuy Mai, Synthesis and characterization of nanostructured composite based on rice husk and polyaniline, Processdings of the sixth international workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology, Halong City, Vietnam, 2012 54 19 Bui Minh Quy, Phan Thi Binh, Vu Duc Loi, Pseudo - isotherms for cadmium ion onto peanut shell - polyaniline nanocompsite, Vietnam Journal of Chemistry, Vol.51 (5), pp 529 - 533, 2013 20 Bui Minh Quy et all, Nanostructured composite based on polyaniline and rice raw for removal of lead (II) and cadimium(II) from solution,Asian Jounal of Chemistry, Vol 25, No 14, 2013 21 Raja Saha,Animesh Sahana,Sisir Lohar,Arnab Banerjee,Sudipta Das &Debasis Das,pH-controlled solid-phase enrichment of Mn(II): confirmation of the structure of the extracted ternary Mn(II) complex by single crystal X-ray structure analysis,September2014,52 (2014) 6069–6078 22 Ying Zhang, Jiaying Zhao, Zhao Jiang, Dexin Shan, and Yan Lu, Biosorption of Fe(II) and Mn(II) Ions from Aqueous Solution by Rice Husk Ash, BioMed Research International 2014, Article ID 973095 23 Repo, E.; Warchol, J K.; Kurniawan, T A.; Sillanpää, M E T., Adsorption of Co(II) and Ni(II) by EDTA- and/or DTPA-modified chitosan: kinetic and equilibrium modeling, Chemical Engineering Journal 2010 Vol.161 No.1/2 pp.73-82 24 J A Ajao, E O B Ajayi, Adsorption isotherm studies of Cu (II) and Co (II) in high concentration aqueous solutions on photocatalytically modified diatomaceous ceramic adsorbentsm November 2017, Volume 7, Issue 7, pp 3793-3801 25 Evans T Musapatika, Maurice S Onyango, Ochieng Aoyi, Cobalt(II) removal from synthetic wastewater by adsorption on South African coal fly ash,South African Journal of Science Sep/Oct2010, Vol 106 Issue 9/10, p65-71 26 J T Nwabanne, B K Igbokwe, Adsorption Performance of Packed Bed Column for the removal of Lead (ii) using oil Palm Fibre, 55 International Journal of Applied Science and Technology, 2012, 2(5), 106-115 27 Mohamed Ahmed Mahmoud, Evaluation of uranium removal from aqueous solution using orange peels in the fixed bed system, J.Chem Eng Process Technol, 2014, 5(5), 1-5 28 Kang Xiao, Xiaomao Wang, Xia Huang, T David Waite, Xianghua Wen, Analysis of polysaccharide, protein and humic acid retention by microfiltration membranes using Thomas’ dynamic adsorption model, Journal of Membrane Science, 2009, 342, 22-34 29 Y S Ho, Adsorption of heavy metals from waste streams by peat, Ph.D Thesis, University of Birmingham, 1995, U.K 30 A Findon, O Mckay and H S Blair, Transport studies for the sorption of copper ions by chitosan, J.Environ.Sci.Health, 1993, A28, 173 - 185 31 W.J.Weber and F A.Diagiano, Process Dynamics in Environmental Systems; Environmental Science and Technology Service, J Wiley & Sons, New York, 1996, 89-94 56 ... hấp phụ loại vật liệu ion khác nhau, để tăng khả ứng dụng vật liệu, lựa chọn đề tài: Ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu khả hấp phụ ion Co (II) Mn (II) vật liệu compozit PANi. .. HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ THỊ HÀ THU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ ĐỂ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Co( II) VÀ Mn( II) TRÊN VẬT LIỆU COMPOZIT POLYANILIN - VỎ LẠC Ngành:... compozit PANi - vỏ lạc. ” Nội dung luận văn gồm: - Đánh giá phép đo Co Mn phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử - Khảo sát khả hấp phụ ion kim loại Co (II), Mn (II) vật liệu compozit PANi - vỏ lạc theo yếu