CHƯƠN G2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu
3.3.3Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ các ion kim loại ban đầu đến khả năng hấp phụ của alginat can
khả năng hấp phụ của alginat canxi
Để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến khả năng hấp phụ Cd2+ bởi hạt alginat canxi, thí nghiệm được tiến hành ở điều kiện tối ưu đã được khảo sát (pH = 4,5, nhiệt độ T = 250C, thời gian 120 phút).
Lấy bình tam giác dung tích 100 ml, mỗi bình chứa 50 ml dung dịch ion kim loại riêng biệt (gồm Cd2+, Cu2+, Pb2+), điều chỉnh pH các dung dịch về pH = 4,5, dãy nồng độ các dung dịch ban đầu được khảo sát từ 5 mg/l – 250 mg/l. Cho 0,2 g alginat vào các bình tam giác có chứa ion kim loại cần khảo sát. Quá trình hấp phụ được tiến hành trong thời gian 120 phút, ở 250C.
Nồng độ ban đầu (C0) và nồng độ lúc cân bằng (Ccb) của các ion kim loại được xác định bằng máy hấp phụ nguyên tử - AAS. Tính hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ theo công thức (1) và (2). Kết quả nghiên cứu được trình bày ở các bảng và hình sau:
Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại ban đầu đến khả năng hấp phụ của alginat canxi cho thấy hạt alginat canxi có hiệu suất hấp phụ càng cao khi nồng độ ion kim loại trong dung dịch càng thấp, ngược lại nếu nồng độ ban đầu càng cao thì khả năng hấp phụ càng giảm, cụ thể: Hiệu suất hấp phụ đối với Cd2+ đạt 86% khi nồng độ ban đầu là 5 mg/l, chỉ còn 76,6% khi nồng độ ban đầu tăng lên 250 mg/l, từ 88,3% còn 78,9% đối với Cu2+, từ 89,7% còn 83,6% đối với Pb2+.
Khi nồng độ ion kim loại ban đầu tăng lên thì dung lượng hấp phụ tăng lên: - Hạt alginat canxi hấp phụ ion Cd2+ ở nồng độ ban đầu 5 mg/l là 1,1 mg/g và ở 250 mg/l là 47,38 mg/g. Tăng 43,9 lần.
+ Tương tự đối với Cu2+, alginat canxi hấp phụ được 1,13 mg/g ở nồng độ ban đầu là 5 mg/l, và hấp phụ được 49,3 mg/g ở 250 mg/l. Tăng 43,8 lần.
+ Đối với Pb2+, alginat canxi hấp phụ được 1,12 mg/g ở nồng độ ban đầu là 5 mg/l, và hấp phụ được 52,04 mg/g ở 250 mg/l. Tăng 46,67 lần.
Dung lượng hấp phụ tăng lên khi nồng độ ban đầu tăng là do khi nồng độ ion kim loại ban đầu trong dung dịch tăng lên nghĩa là mật độ các ion trong dung dịch cũng tăng lên nên lượng ion kim loại bám trên mỗi đơn vị vật liệu hấp phụ cũng tăng lên.
Qua kết quả thực nghiệm, chúng tôi thấy hạt alginat canxi có khả năng hấp phụ dung dịch Cd2+, Cu2+, Pb2+ nồng độ tương đối cao. Tuy nhiên, hiệu suất hấp phụ chỉ đạt được kết quả tốt nhất (> 80%) khi nồng độ ban đầu thấp (<50 mg/l). Sau thời gian 120 phút thì quá trình hấp phụ đạt đến sự cân bằng, nồng độ các ion kim loại còn lại trong dung dịch sau khi đạt cân bằng là 0,714 mg/l – 57,64 mg/l (đối với Cd2+), 0,59 mg/l - 52,8 mg/l (đối với Cu2+), 0,511 mg/l – 40,83 mg/l (đối với Pb2+) khi nồng độ dung dịch ban đầu thay đổi từ 5 – 250 mg/l. Với nồng độ dung dịch các ion Cd2+, Cu2+, Pb2+ còn lại sau khi hấp phụ đều ở mức cao hơn so với quy định về tiêu chuẩn nước thải công nghiệp thì không thể thải ra môi trường được (phụ lục).
Hạt alginat canxi có khả năng hấp phụ kim loại nặng trong nước trên 80% khi dung dịch có nồng độ ion thấp hơn 50 mg/l. Từ thực nghiệm trên cho thấy alginat canxi là vật liệu hấp phụ có nhiều ưu điểm dùng để loại bỏ kim loại nặng trong nước thải ở nồng độ thấp. Tuy nhiên nếu muốn loại bỏ hoàn toàn các ion kim loại nặng trong nước thải thì phải tiến hành hấp phụ nhiều lần hoặc tăng lượng vật liệu hấp phụ. Để lựa chọn được phương án phù hợp thì nên bố trí thêm thí nghiệm để khảo sát sự ảnh hưởng của lượng vật liệu hấp phụ với bài toán về hiệu quả kinh tế.