Đang tải... (xem toàn văn)
Bentonite có nhiều ứng dụng trong thực tế và đã được xử lý làm vật liệu để xử lý kim loại nặng trong nước thải. Xuất phát từ thực tế đó mà Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn2+ trên bentonit Cổ Định – Thanh Hóa đã được nghiên cứu.
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Thân Văn Liên – Phó Viện trưởng Viện Cơng nghệ Xạ Hiếm đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ em trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn các anh chị trong Trung tâm Cơng nghệ chế biến quặng phóng xạ Viện Cơng nghệ Xạ Hiếm trong thời gian qua đã hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện cho em có thể hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Và trong suốt thời gian này, em đã được sự hướng dẫn tận tình, quan tâm và giúp đỡ của thầy cơ bộ mơn cũng như các thầy cơ trong Khoa Cơng Nghệ Mơi Trường để em có thể hồn thành tốt cơng việc học tập của em Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã quan tâm, giúp đỡ em trong suốt thời gian vừa qua Em xin chân thành cảm ơn! Phú Thọ, ngày……tháng… năm 2016 Sinh viên Hoàng Thành Đạt i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Phú Thọ, ngày……tháng……năm 2016 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC BẢNG .vii DANH MỤC HÌNH viii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan bentonite .2 1.1.1 Thành phần khoáng vật thành phần hoá học 1.1.1.1.Thành phần khoáng vật của bentonite: 2 Bảng 1.1.Thành phần khoáng vật bentonite Cổ Định – Thanh Hóa Hinh 1.1: Mẫu bentonite a) mẫu quặng bentonite nguyên khai b) Mẫu bentonite nghiền phân cấp sơ 1.1.1.2.Thành phần hóa học của bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 3 Bảng 1.2 Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 1.1.2 Cấu trúc montmorillonite Hinh 1.2: Cấu trúc tinh thể sét montmorillonite theo Alexandre Dubois (2000) .6 iii Hình 1.3 Cấu trúc MMT cho thấy hai lớp tứ diện trộn lẫn với lớp bát diện Những chấm đen vị trí thay đồng hình hình bát diện tứ diện (Grim, 1953) 1.1.3 Khả biến tính montmorillonite .7 1.1.3.1. Biến tính giữ nguyên cấu trúc 7 Hinh 1.4.Cấu tạo đỉnh bentonite .8 1.1.3.2. Biến tính làm biến đổi cấu trúc lớp nhơm silicate 8 1.1.4.Khả trương nở bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 1.1.5.Tính dẻo bentonite Cổ Định – Thanh Hóa Bảng 1.3 Bảng phân loại tính dẻo đất 1.1.6 Hoạt hóa bentonite Cổ Định – Thanh Hóa: 10 Bảng 1.4 Hàm lượng MMT sau hoạt hóa Na2CO3 .12 Hình 1.6 : Đồ thị biễu diễn phụ thuộc hàm lượng montmorillonite hàm lượng Na2CO3 khan 13 1.1.7 Cấu trúc hấp phụ 13 1.1.8 Giá nhu cầu bentonite 14 1.2 Sự hấp phụ ion kim loại nặng từ môi trường nước bentonite 14 1.2.1.Cơ chế hấp phụ 14 1.2.2 Khả hấp phụ .15 1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion kim loại nặng 16 1.2.3.1 Ảnh hưởng của pH 16 1.2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 16 1.2.3.3. Ảnh hưởng của thời gian 16 1.2.3.4. Ảnh hưởng của kích thước hạt bentonite và điều kiện khuấy trộn 17 1.2.3.5 .Ảnh hưởng của tỷ lệ bentonite/dung dịch (tỷ lệ R/L) 17 1.2.3.6 Ảnh hưởng của các chất điện li trong môi trường nước 17 1.3 Ứng dụng bentonite 17 1.3.1 Làm chất hấp phụ .17 1.3.2 Chế tạo dung dịch khoan 18 1.3.3 Làm chất độn, chất màu công nghiệp sản xuất vật liệu tổng hợp 18 1.3.4 Trong công nghiệp rượu, bia 18 iv 1.3.5 Trong công nghiệp tinh chế nước 19 1.3.6 Một số ứng dụng khác 19 1.3.7 Ứng dụng chế tạo sét hữu 19 Hinh 1.7.Quá trình trao đổi cation alkylammonium cation xen kẽ vào tiểu cầu sét (Kornmann, 1998) 20 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .20 2.1 Đối tượng nghiên cứu .20 Bảng 2.1: Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 20 2.2 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm hóa chất 21 2.2.1 Dụng cụ thiết bị 21 2.2.2 Hoá chất 21 2.3 Phương pháp nghiên cứu .21 2.3.1 Phương pháp xác định mangan dung dịch 21 2.3.2.1.Phương pháp trắc quang phân tích mangan 22 Hình 2.1 Đường chuẩn Mn 23 2.3.2 Phương pháp xác định hấp dung bentonite Mn2+ .24 2.3.2.1 Phương pháp xác định hấp dung Bentonit Mn2+ 24 Hình 2.2 Đường hấp phụ đẳng nhiệt 25 Hình 2.3 Dạng tuyến tính phương trình Lăng mua 25 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 3.1 Xác định thời gian đạt cân hấp phụ .26 Bảng 3.1: Mối quan hệ mật độ quang thời gian đạt cân hấp phụ 26 Hình 3.1 Đồ thể phụ thuộc hấp phụ vào thời gian .27 3.2.Ảnh hưởng lượng bentonit dùng để hấp phụ 28 Bảng 3.2 Kết phụ thuộc hấp dung vào lượng bentonit 28 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hấp dung vào lượng bentonit .29 3.3 Ảnh hưởng nồng độ chất bị hấp phụ .29 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc hấp dung A vào nồng độ dung dịch Mn2+ 29 Hình 3.3 Mối quan hệ hấp dung nồng độ dung dịch Mn2+ 30 3.4 Ảnh hưởng pH 31 v Bảng 3.4 Kết phụ thuộc hấp dung vào pH 31 Hình 3.4 Mối quan hệ hấp dung pH 32 3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ thể tích dung dịch hấp phụ lượng bentonit : V/m 32 Bảng 3.5 Sự thay đổi hấp dung A Mn với tỉ lệ V/m khác 32 Hình 3.5 Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ mg/g bentonit vào tỷ lệ 33 V/m .33 KẾT LUẬN 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1.Thành phần khoáng vật của bentonite. Error: Reference source not found Bảng 1.2. Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa Error: Reference source not found Bảng 1.3. Bảng phân loại tính dẻo của đất Error: Reference source not found Bảng 1.4. Hàm lượng MMT sau khi đã hoạt hóa bằng Na2CO3. Error: Reference source not found Bảng 2.1: Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa Error: Reference source not found Bảng 2.2: Quan hệ giữa mật độ quang D và nồng độ Mn2+ 21 Bảng 3.1: Mối quan hệ giữa mật độ quang và thời gian đạt cân bằng hấp phụ Error: Reference source not found Bảng 3.2. Kết quả sự phụ thuộc hấp dung vào lượng bentonit Error: Reference source not found Bảng 3.3. Sự phụ thuộc của hấp dung A vào nồng độ của dung dịch Mn 2+ Error: Reference source not found Bảng 3.4. Kết quả sự phụ thuộc hấp dung vào pH Error: Reference source not found Bảng 3.5. Sự thay đổi hấp dung A đối với Mn với các tỉ lệ V/m khác nhau. Error: Reference source not found vii DANH MỤC HÌNH Hinh 1.1:Mẫu bentonite a) mẫu quặng bentonite nguyên khai b) Mẫu bentonite đã được nghiền phân cấp sơ bộ Error: Reference source not found Hinh 1.2: Cấu trúc của tinh thể sét montmorillonite theo Alexandre và Dubois (2000) Error: Reference source not found Hình 1.3. Cấu trúc của MMT cho thấy hai lớp tứ diện trộn lẫn với một lớp bát diện. Những chấm đen chỉ ra vị trí của sự thay thế đồng hình trong hình bát diện và tứ diện (Grim, 1953) Error: Reference source not found Hinh 1.4.Cấu tạo các đỉnh bentonite Error: Reference source not found Hình 1.5: Đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc giữa hàm lượng montmorillonite và hàm lượng dung dịch Na2CO3 Error: Reference source not found Hình 1.6 : Đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc giữa hàm lượng montmorillonite và hàm lượng Na2CO3 khan. Error: Reference source not found viii Hinh 1.7.Quá trình trao đổi cation giữa alkylammonium và cation đầu tiên xen kẽ vào giữa các tiểu cầu sét (Kornmann, 1998) Error: Reference source not found Hình 2.1 Đường chuẩn Mn 22 Hình 2.2 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Error: Reference source not found Hình 2.3 Dạng tuyến tính của phương trình Lăng mua Error: Reference source not found Hình 3.1 Đồ thì thẻ hiện sự phụ thuộc của hấp phụ vào thời gian Error: Reference source not found Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hấp dung vào lượng bentonit. Error: Reference source not found Hình 3.3. Mối quan hệ giữa hấp dung và nồng độ dung dịch Mn2+ Error: Reference source not found Hình 3.4. Mối quan hệ giữa hấp dung và pH Error: Reference source not found Hình 3.5. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ mg/g trên bentonit vào tỷ lệ Error: Reference source not found ix LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, với phát triển cơng nghiệp, thương mại, dịch vụ… thì thế giới cũng đang phải đương đầu với với một vấn đề hết sức cấp bách: đó là ơ nhiễm kim loại nặng Từ nguồn thải của các nhà máy cơng nghiệp, kim loại nặng có thể có mặt trong rất nhiều đối tượng, ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến sinh vật và sức khỏe con người. Tuy nhiên, một lượng lớn kim loại nặng có mặt trong nước chính là nguồn nước thải của các nhà máy chưa qua xử lý Để tách các ion kim loại nặng khỏi mơi trường nước người ta có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau : kết tủa, oxi hóa khử, điện hóa, hấp phụ, chiết, trao đổi ion, hấp phụ bằng vi sinh vật. Trong đó hấp phụ các kim loại nặng bằng các chất hấp phụ khác nhau như: than hoạt tính các khống sét có nguồn gốc tự nhiên…được sử dụng khá phổ biến. Bentonite là một loại khống chất cơng nghiệp, được cấu tạo chủ yếu từ các khống vật nhóm sét smectic gồm có montmorillonite và một số khống chất khác. Bentonit có khả năng trao đổi cation lớn và có khả năng hấp phụ cao cho nên bentonite có ứng dụng rộng rãi trong cơng nghiệp Bentonite có nhiều ứng dụng trong thực tế và đã được xử lý làm vật liệu để xử lý kim loại nặng trong nước thải Tất cả những điều vừa trình bày trên đã nói lên ý nghĩa khoa học và thực tiễn cũng như lý do của việc lựa chon đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn2+ trên bentonit Cổ Định – Thanh Hóa”. Mục tiêu nghiên cứu của đồ án này là: Biết được cấu taọ và ứng dụng của bentonit Biết được các phương pháp hoạt hóa bentonit Biết được q trình hấp phụ các ion kim loại của bentonit Biết được các yếu tố ảnh hưởng đến q trình hấp phụ của bentonit Đồ án gồm có các nội dung sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 2.3.2.1.Phương pháp trắc quang phân tích mangan Có nhiều phương pháp xác định mangan trong dung dịch , do điều kiện về dụng cụ thí nghiệm và hóa chất nên em chọn phương pháp trắc quang, phương pháp này cho kết quả chính xác cao và tương đối nhanh Ngun tắc : Oxi hóa Mn 2+ thành MnO4 – theo các phản ứng sau : 2Mn + 5S2O8 + 8H2O = 2MnO4 +10 SO4 + 16 H (1) Phản ứng xảy ra trong mơi trường axit H2SO4 , HNO3 Có chất xúc tác là AgNO3 Ta có hằng số cân bằng phản ứng là: K0 = 10 =101191,5 Gía trị k rất lớn, nên xem như phản ứng xảy ra hồn tồn theo chiều tạo ra Mn 2 và rất nhanh , phù hợp với q trình thực nghiệm Phản ứng (1) làm xuất hiện màu hồng của ion MnO4 – độ nhạy vào khoảng 5.105 iong/l Mn2 * Xây dựng đường chuẩn : Lấy 9 cốc chịu nhiệt loại 50ml , cho vào mỗi cốc lần lượt các thể tích sau: 0,5 ;1;2;5;10;20;30;40;50 ml dung dịch chuẩn MnSO 4 0,01mg/l. Thêm vào mỗi cốc 2ml HNO3 đặc , 2ml AgNO3 , cho vào nước lọc 0,5g amonipersun fat, đun sơi đến 10 phút, để nguội cho vào bình định mức 100ml, định mức tới vạch bằng nước cất và đem đo mật độ quang ở bước sóng 523nm với dung dịch so sánh là nước cất Bảng 2.2. Quan hệ giữa mật độ quang D và nồng độ Mn2+. STT Mn (mg/l) D 0 0,05 0,001 0,10 0,004 0,25 0,01 22 0,5 0,017 0,04 0,086 0,123 0,164 0,207 Hình 2.1. Đường chuẩn Mn *Xác định nồng độ của Mn2 trong mẫu : Lấy một thể tích xác định sao cho khi định mức thì nồng độ khơng nằm ngồi đường chuẩn vào cốc chịu nhiệt 100ml, thêm 2ml HNO đặc, 2ml H3PO4 (1:4) , nhỏ từng giọt AgNO3 cho đến khi kết tuả hết Cl ,thêm 1 2 ml AgNO3 , để lắng lọc.Thêm 0,5g amonipersunfat vào nước lọc , đun đến gần sơi khoảng 10 phút, để nguội , cho vào bình định mức 100ml, định mức đến vạch bằng nước cất, đo mật độ quang ở bước sóng 523nm. Từ kết quả đo mật độ quang kết hợp với đường chuẩn ta xác định hàm lượng Mn2+ có trong mẫu X= C*1000/V X – hàm lượng mangan (mg/l) 23 C – nồng độ sắt tìm từ đường chuẩn (g/l) V – thể tích mẫu lấy xác định (l) 2.3.2. Phương pháp xác định hấp dung của bentonite đối với Mn2+ 2.3.2.1. Phương pháp xác định hấp dung của Bentonit đối với Mn2+ *Phương pháp xác định hấp dung của bentonite đối với Mn2+ : Mơ tả thí nghiệm: dung dịch Mn2+ có nồng độ khác nhau nằm trong vùng từ 0,005g/l đến 5g/l được chuẩn bị bằng cách hòa tan MnSO4.H2O trong nước rồi axit hóa bằng axit đến pH = 4. Cân 2g bentonit cho vào các bình nón chứa 50ml dung dịch chứa Mn2+với nồng độ khác nhau. Đậy kín bình và cho vào máy khuấy với tốc độ 140 vòng/phút trong thời gian 3h. Sau đó lấy ra lọc trên phễu thủy tinh bằng giấy lọc.Các dung dịch đầu và dung dịch lọc tương ứng được đem phân tích trắc quang theo phương pháp được nêu trên .Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng Lượng ion được hấp phụ bởi bentonit (mg/g) được xác định từ sự chênh lệch nồng độ trước và sau khi hấp phụ . Dung lượng hấp phụ được tính theo cơng thức: a= [(Co – C)*V]/m Trong đó: a là dung lượng hấp phụ của bentonit (mg/g) Co là nồng độ ion kim loại của dung dịch đầu (g/l) C là nồng độ ion kim loại khi cân bằng được thiết lập (g/l) m là khối lượng bentonit được dùng để hấp phụ (g) V là thể tích dung dịch kim loại (l) Các số liệu được xử lý theo phương trình đằng nhiệt Lăng mua *Xử lý số liệu hấp phụ đẳng nhiệt theo phương pháp Lăng mua Có nhiều phương trình thực nghiệm hoặc lý thuyết đã được đưa ra mơ tả sự hấp phụ như phương trình Frenlich, phương trình Lăng mua, phương trình Gip, đây tơi sử dụng phương trình Lăng mua để tính tốn các thơng số vì nó đơn giản và phù hợp với số liệu thực nghiệm Phương trình Lăng mua: A = a*b*C/(1+b*C) A – Lượng chất bị hấp phụ trên 1g chất hấp phụ mg/g a – lượng chất bị hấp phụ cực đại mg/g 24 b – hằng số C – nồng độ lúc cân bằng Dạng đồ thị của phương trình Lăng mua Phương trình Lăng mua có thể viết lại thành A=a*C/(C+1/b) Nếu C 1/b thì A = a nghĩa là lượng hấp phụ là hằng số đường biểu diễn là đường song song với trục hồnh. Vùng nồng độ trung gian đường biểu diễn là đường cong Hình 2.2 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Hình 2.3 Dạng tuyến tính của phương trình Lăng mua Để tính tốn các thơng số ta viết phương trình dưới dạng khác a*b*C/A = 1 + b*C C/A = 1/b*a + 1/a Theo phương trình này C/A phụ thuộc bậc nhất vào C đường biểu diễn cắt trục tung tại M ta có: OM = 1/(a*b) tan a 25 Từ hai phương trình này ta tính được các thơng số, từ đó đánh giá khả năng hấp phụ qua a. Các giá trị hấp phụ cực đại ở phần sau tính theo cơng thức này CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ Mơ tả thí nghiệm: pha dung dịch Mn2+ 2g/l .L ấy 7 bình nón, cân mỗi bình 2g bentonit, cho vào mỗi bình 50ml dung d ịch Mn 2+ với n ồng độ nh trên, đậy kín cho vào máy lắc v ới tốc độ 140 vòng/phút trong thời gian l ắc khác nhau :1 ;1,5 ;2; 2,5; 3; 3,5;4 h sau nh ững kho ảng th ời gian trên lấy dung dịch ra l ọc v ới gi ấy l ọc và tiế n hành xác đị nh nồ ng độ củ a dung dịch, h ấp dung c ủa bentonit đượ c xác đị nh theo cơng thức: a= [(Co – C)*V]/m Trong đó: a là dung lượng hấp dung của dung dịch (mg/ml) ; Co là nồng độ của dung dịch ban đầu trước khi lắc (g/l) ; C là nồng độ của dung dịch ban đầu sau khi lắc (g/l); m là khối lượng bentonit (g); V là thể tích mẫu xác định (l) Kết quả khảo sát phụ thuộc giữa hấp dung của Mn2+ vào th ời gian đượ c đưa ra trong b ảng 3.1. và hình 3.1 Bảng 3.1: Mối quan hệ giữa mật độ quang và thời gian đạt cân bằng hấp phụ Thời gian khuấy ( h ) 1.5 26 2.5 3.5 Nồng độ cân Mn 2+ bằng (g/.l) Hấp dung A ( mg/g) 1.92 1.824 1.713 1.628 1.567 1.568 1.568 2.66 5.86 9.56 12.4 14.43 14.44 14.44 Hình 3.1 Đồ thì thể hiện sự phụ thuộc của hấp phụ vào thời gian * Nhận xét : Khi thời gian hấp phụ thay đổi từ 0,5 đến 4h, lượng Mn2+ trong dung dịch bị hấp phụ biến đổi tỉ lệ thuận theo thời gian Hiện tượng thực nghiệm thu được giải thích như sau : Qúa trình hấp phụ là phản ứng cân bằng trao đổi ion : Ca2+(bentonit) + Mn2+aq Ca2+aq + Mn2+(bentonit) Sự chênh lệch hóa thế của các ion ngồi dung dịch và trong các khe xốp trong bentonit là động lực thúc đẩy q trình trao đổi ion xảy ra. Lúc đầu nồng độ Mn2+ trong dung dịch cao, cân bằng chuyển dịch sang phải. Đến một thời gian nào đó (3h), khi hóa thế của các ion Ca2+, Mn2+ trong và ngồi bentonit bằng nhau, phản ứng đạt đến giá trị cân bằng, khi đó lượng ion Mn 2+ bị hấp phụ là cực đại ở nhiệt độ và thời gian khảo sát Ngồi ra các ion Mn2+ còn bị hấp phụ vật lý trong khe xốp trung hòa điện trên bề mặt bentonit. Q trình này đơn giản là sự khuyếch tán ion từ dung 27 dịch vào trong lỗ xốp chứa nước, lượng ion kim loại có thể khuyếch tán vào những lỗ xốp này là một hằng số ở điều kiện nồng độ , nhiệt độ khảo sát Vậy thời gian 3h là thời gian tối ưu cho sự hấp phụ của bentonite đối với Mn2+ 3.2.Ảnh hưởng của lượng bentonit dùng để hấp phụ Tiến hành thí nghiệm: Lấy 5 bình nón, cho vào mỗi bình 0,25; 0,5; 1; 2; 3g bentonit và sau đó cho tiếp 50 ml các dung dịch Mn2+ có nồng độ 1g/l. Tiến hành trên máy lắc từ với tốc độ 140 vòng/phút trong thời gian 3h. Lấy dung dịch ra đem lọc bằng giấy lọc và xác định nồng độ Mn2+ trong dung dịch. Xác định hấp dung của dung dịch theo cơng thức A = (Co – C )*V/m Kết quả sự phụ thuộc hấp dung vào lượng bentonit được đưa ra trong bảng 3.2 và hình 3.2 Bảng 3.2. Kết quả sự phụ thuộc hấp dung vào lượng bentonit Khối lượng bentonit (g) 0.25 0.5 0.97 0.92 0.706 0.408 0.106 Nồng độ cân bằng Mn 2+ (g/l) Hấp dung (mg/g) 14.7 28 14.8 14.9 Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hấp dung vào lượng bentonit Nhận xét: Khi tăng lượng bentonit từ 0,25g/50ml đ ế n 3g/50ml thì hấp dung và hiệu suất hấp phụ đều tăng. Nhưng nếu tiếp tục tăng lượng bentonit lên nữa thì cả hiệu suất hấp phụ và hấp dung đều không tăng do lượng cation trao đổi trong bentonit đã đủ Từ đồ thị ta nhận thấy lượng bentonit tốt nhất dùng để hấp phụ 50ml Mn2+ 1g/l là 1g 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất bị hấp phụ Tiến hành thí nghiệm bằng cách pha những nồng độ của Mn2 + khác nhau: 2;1,5; 1; 0,5; 0,25; 0,1 g/l. Lấy 6 bình nón, cho vào mỗi bình 2g betonit sau đó cho tiếp 50ml các dung dịch Mn 2+ có nồng độ tương ứng nêu trên. Lắc trên máy lắc với tốc độ 140 vòng/phút trong thời gian 3h. Lấy dung dịch ra đem lọc bằng giấy lọc và xác định nồng độ Mn2+ trong dung dịch. Xác định hấp dung của dung dịch theo công thức: A= (Co – C )*V/m Kết quả mật độ quang do ảnh hưởng của nồng độ chất hấp phụ được đưa ra trong bảng 3.3 và hình 3.3 Bảng 3.3. Sự phụ thuộc của hấp dung A vào nồng độ của dung dịch Mn 2+ C0 ( g/l ) 1.5 0.5 C ( g/l ) 0.976 0.981 0.592 0.2219 0.0147 0.004 A ( mg/g) 25.6 25.5 20.4 13.9 9.2 4.8 29 0.25 0.1 Hình 3.3. Mối quan hệ giữa hấp dung và nồng độ dung dịch Mn 2+ * Nhận xét: Từ bảng ta nhận thấy rằng đ ườ ng trao đ ổ i đ ẳ ng nhi ệ t có d ng đ ườ ng Langmuir: A a.b.C (*) 1.b.C Trong đó: A :là h ấ p dung a: lượng chất bị hấp phụ cực đại hay hấp dung cực đại phụ thuộc vào bản chất của chất hấp phụ, chất bị hấp phụ và nhiệt độ b : hằng số C: nồng độ cân bằng Từ cân bằng trao đổi ion: + + Na , K (bentonit ) + Mn 2+aq + 2+ Na , K+aq + Mn (bentonit) Sự trao đổi ion này phụ thuộc vào bản chất bentonit, nhiệt độ, sự khuếch tán ion kim loại và kích thước lỗ xốp trên bề mặt vật liệu. Ở những điều kiện khảo sát chỉ có nồng độ ion kim loại thay đổi, tương ứng với nồng độ cân bằng hấp phụ thay đổi. Do đó: + Với những nồng độ ion kim loại nhỏ ( C nhỏ ) bC