Khả năng hấp phụ kháng sinh Ciprofloxacin của than hoạt tính chế tạo từ vỏ măng cụt

Một số thông số vật lý của than ACMP

Kết quả tính một số thông số vật lí của ACMP được trình bày trong Bảng 3.5. Chỉ số iốt của vật liệu ACMP là 825 mg/g, vật liệu có chỉ số iot càng cao thì khả năng hấp phụ càng lớn và có thể sử dụng để xử lý nước thải bị ô nhiễm. Điều này phù hợp với các kết quả chỉ ra khi khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý của ACMP.

Chúng tôi lựa chọn than hoạt tính ACMP làm vật liệu nghiên cứu khả năng hấp phụ CIP trong môi trường nước.

Xác định điểm đẳng điện của ACMP

Điều này cho thấy khi pH < pHpzc thì bề mặt ACMP tích điện dương, khi pH > pHpzc thì bề mặt ACMP tích điện âm. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ CIP của.

Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ CIP của ACMP theo phương pháp hấp phụ tĩnh

Sự suy giảm nhanh sau khi pH = 7 có thể được giải thích bởi tương tác đẩy giữa bề mặt tích điện âm của ACMP và CIP-. Hiệu quả sử dụng chất hấp phụ phụ thuộc vào tốc độ hấp phụ của chất tan từ pha lỏng vào pha rắn, được đánh giá qua hiệu suất hấp phụ khi tiến hành trong những khoảng thời gian khác nhau. Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ CIP vào thời gian Từ kết quả Bảng 3.8 và Hình 3.11 ta thấy các đường đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ CIP vào thời gian khi khảo sát ở những nồng độ khác nhau đều cho dáng điệu đồ thị như nhau.

Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ CIP vào khối lượng chất hấp phụ Từ Bảng 3.9 và Hình 3.12 ta thấy khi tăng khối lượng ACMP hiệu suất hấp phụ CIP tăng, sự tăng này là tuyến tính trong khoảng khối lượng vật liệu hấp phụ từ 0,03 - 0,075 g. Vì vậy chúng tôi lựa chọn khối lượng ACMP bằng 0,075 g hay tỷ lệ khối lượng vật liệu : thể tích dung dịch bằng 3 g/L cho các nghiên cứu tiếp theo. Điều này có thể giải thích như sau: Do hấp phụ là quá trình thu nhiệt cho nên khi tăng nhiệt độ, cân bằng hấp phụ chuyển dịch theo chiều thuận tức làm giảm nồng độ chất bị hấp phụ trong dung dịch và dẫn đến làm tăng hiệu suất và dung lượng hấp phụ của quá trình hấp phụ.

Sau đó, nếu tiếp tục tăng nồng độ thì vhp tăng không đáng kể và đến một mức nào đó nếu tiếp tục tăng nồng độ thì vhp.

Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ

Kết quả so sánh dung lượng hấp phụ CIP trên các vật liệu có nguồn gốc thực vật (Bảng 3.13) cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại (qmax) của vật liệu ACMP đối với CIP là tương đối cao. Để xác định quá trình hấp phụ CIP bằng ACMP có phù hợp với dạng hấp phụ đơn lớp theo mô tả của mô hình Langmuir hay không, chúng tôi đánh giá mức độ phù hợp thông qua tham số cân bằng RL (equilibrium parameter). Từ giá trị tham số RL tính toán được trình bày trong Bảng 3.15 và đồ thị Hình 3.17, cho thấy các giá trị nằm trong khoảng từ 0,157 đến 0,014 đều nhỏ hơn 1 nên có thể xác định được mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir là phù hợp với quá trình hấp phụ CIP của than hoạt tính ACMP.

Sự phụ thuộc của Ln q vào Ln Ccb đối với sự hấp phụ CIP Bảng 3.16 và Hình 3.18 mô tả quá trình hấp phụ CIP trên vật liệu hấp phụ ACMP theo mô hình đẳng nhiệt Freundlich. Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Tempkin dựa trên giả định rằng nhiệt của sự hấp phụ là do tương tác giữa chất hấp phụ - chất bị hấp phụ (Tempkin và Pyzhev, 1940) cũng đã được nghiên cứu. Mô hình đẳng nhiệt Tempkin giả định rằng: nhiệt hấp phụ của tất cả các phân tử trên bề mặt vật liệu giảm tuyến tính với mật độ bao phủ do tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ và sự hấp phụ được đặc trưng bởi sự phân bố đồng đều của các nguồn năng lượng liên kết, cho đến một số năng lượng liên kết tối đa (Tempkin, 1940).

Do đó có thể kết luận quá trình hấp phụ CIP của vật liệu ACMP là hấp phụ xảy ra đơn lớp và đa lớp trong điều kiện bề mặt vật liệu không đồng nhất, có sự tương tác giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ.

Động học hấp phụ CIP của ACMP

Từ kết quả trong Bảng 3.20 cho thấy hệ số xác định R2 của mô hình Langmuir, Freundlich, Tempkin, Elovich, Redlich-Peterson lần lượt là 0,9986;. Quá trình hấp phụ CIP trên vật liệu ACMP tuân theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir> Redlich-Peterson> Tempkin> Elovich> Freundlich. Bên cạnh đó, giá trị dung lượng hấp phụ cân bằng tính toán được từ các phương trình động học đều rất gần so với giá trị thực nghiệm đồng thời giá trị k2 cũng thay đổi ít hơn.

Mô hình khuếch tán nội hạt của Weber và Morris, bắt nguồn từ định luật khuếch tán thứ hai của Fick đã được áp dụng để phân tích động học hấp phụ. Mô hình khuếch tán màng của chất lỏng được phân tích thêm để khảo sát xem ranh giới có đóng một vai trò nào đó trong quá trình hấp phụ hay không [37]. Trong đó Kdif và Kfd là tốc độ khuếch tán nội hạt và khuếch tán màng tương ứng là hằng số, F đại diện cho phần chất tan bị hấp phụ tại thời điểm t (phút): F = qt /qe là phân số đạt được trạng thái cân bằng.

Hơn nữa, các đồ thị tuyến tính của vùng 2 không đi góc tọa độ, chỉ ra rằng sự khuếch tán nội hạt không phải yếu tố duy nhất quyết định tốc độ quá trình hấp phụ.

Năng lượng hoạt hóa

Do đó, màng khuếch tán bao quanh CIP được cho là dày và nó làm cản trở quá trình di chuyển của CIP từ pha lỏng sang bề mặt pha rắn ACMP. Vì vậy, có thể thấy quá trình hấp phụ CIP trên vật liệu ACMP bị khuếch tán màng chi phối. Nhận xét: Từ kết quả ở Bảng 3.27 cho ta thấy E < 25 KJ/mol nên quá trình hấp phụ CIP của ACMP là quá trình hấp phụ vật lí với sự khuếch tán màng đóng vai trò chủ yếu.

Nhiệt động lực học hấp phụ CIP của ACMP

Trong quá trình hấp phụ ΔHo < 25 kJ.mol-1, lực Van der Waals là tương tác chủ yếu dẫn đến sự hấp phụ vật lý. Kết quả nghiên cứu quá trình hấp phụ CIP của than hoạt tính ACMP tuân theo phương trình động học biểu kiến bậc 2 và mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich, Redlich- Peterson, Tempkin, Elovich chỉ ra rằng sự hấp phụ của CIP trên ACMP có thể bị chi phối bởi hấp phụ hóa học, điều này phù hợp với kết quả tính.