3 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.6.1 Khảo sát ảnh hưởng của các anion đến khả năng hấp phụ Phenol của bùn
nhất so với các mẫu được hoạt hóa bằng axit. Kết quả này cho thấy bằng phương pháp hoạt hóa axit bùn đỏ cho kết quả hấp phụ phenol không tốt so với mẫu bùn đỏ thường.
Sự hấp phụ phenol trên các mẫu bùn đỏ theo khuynh hướng tương tác tĩnh điện giữa anion phenolat và các tâm mang điện tích dương trên bề mặt vật liệu. Tuy nhiên pHpzc của BĐT (có giá trị là 7,0) [1] và BĐHH (pHpzc = 6,9) [2] gần như nhau nên sự thay đổi hiệu suất hấp phụ như trên có thể được giải thích theo sựu thay đổi của hàm lượng các dạng tồn tại (gibbsite, geothite) và các tạp chất trong vật liệu. Do cơ chế hấp phụ phenol của bùn đỏ được mô tả như sau [17,18]:
MOH H+ MOH2+
MOH2+ phenol MOH2+ phenol Tổng các phản ứng:
MOH H+ phenol MOH2+ phenol Trong đó M là các ion kim loại (Si, Fe, Al).
Khi bùn đỏ được hoạt hóa bằng axit, một lượng hydroxit mất đi. Do đó, hiệu suất hấp phụ phenol của bùn đỏ hoạt hóa axit thấp hơn bùn đỏ thường.
3.6 Kết quả hấp phụ phenol với bùn đỏ
3.6.1 Khảo sát ảnh hưởng của các anion đến khả năng hấp phụ Phenol của bùnđỏ đỏ
Trong thực tê, nước thải công nghiệp ngoài các thành phần hữu cơ còn có sự xuất hiện của các cation và anion kim loại. Các anion này có ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ phenol trong nước.
Để đánh giá khả năng xử lý phenol của bùn đỏ khi có mặt một số anion trong dung dịch, chúng tôi tiến hành khảo sát với các anion: SO42-, NO3-, Cl-.
Thí nghiệm được tiến hành theo mô tả trong mục 2.4.4 cụ thể như sau:
Tiến hành thí nghiệm: khuấy 1g bùn đỏ với 100ml dung dịch phenol, có nồng độ các anion thay đổi, ở pH 6 – 7. Sau 8h, xác định nồng độ phenol còn lại trong
dung dịch, từ đó tính được hiệu suất hấp phụ phenol của bùn đỏ khi có ion ảnh hưởng và khi không có. Các kết qủa được trình bày trong bảng 3.6.
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của các ion đến khả năng hấp phụ Phenol của bùn đỏ
Nồng độ ion (mg/L) C0 Phenol (mg/L) Ce Phenol (mg/L) qe (mg/g) H % Mẫu so sánh 0 35 22,5 1,25 35,71 Cl- 50 35 22,5 1,25 35,71 20 35 22.4 1,26 36,00 10 35 - - - SO42- 50 35 32,30 0,27 7,71 20 35 29,50 0,55 15,71 10 35 25,50 0,95 27,14 NO3- 50 35 30,10 0,49 14,00 20 35 29,5 0,63 18,00 10 35 25,5 1,19 34,00 Trong đó:
• Mẫu so sánh: Mẫu khảo sát hấp phụ Phenol khi không có mặt ion ảnh hưởng. Nồng độ ion a/h: Nồng độ ion ảnh hưởng có trong 100ml dung dịch phenol.
• Q: độ hấp phụ của bùn đỏ với phenol.
• H: Hiệu suất hấp phụ.
Từ bảng kết quả trên, vẽ đồ thị giữa nồng độ ion ảnh hưởng và hiệu suất hấp phụ, kết quả thể hiện trong hình 3.6 sau:
0 10 20 30 40 50 60 10 20 30 40 H ie u su at h ap p hu ( % )
Nong do cac anion (mg/L)
Cl-
NO3-
SO42-
Hình 3.6. Ảnh hưởng của các anion đến khả năng hấp phụ phenol của bùn đỏ
Từ đồ thị ta nhận thấy, các ion SO42-, NO3- có ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp phụ vủa bùn đỏ. Cụ thể khi nồng độ SO42- là 20 mg/L thì khả năng hấp phụ của bùn đỏ chỉ còn khoảng 15,71%, nồng độ SO42- tăng lên 50mg/L thì khả năng hấp phụ chỉ còn khoảng 7,71%. Với NO3- thì mức độ ảnh hưởng không lớn như SO42-, tuy nhiên khi nồng độ NO3- là 50 mg/L thì khả năng hấp phụ chỉ còn 14%. Trong khi đó,sự có mặt của ion Cl- không ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của bùn đỏ đối với phenol. Nguyên nhân chính khiến khả năng hấp phụ của bùn đỏ giảm mạnh là do có sự hấp phụ cạnh tranh của các anion, khiến cho khả năng hấp phụ phenol của bùn đỏ giảm. Các phối tử anion bị hấp phụ bởi các oxit kim loại theo hai cơ chế: tạo phức trong hình cầu và phức bên ngoài hình cầu. Phía ngoài hình cầu phức là sự phồi trí của một anion (Ln-) với một proton hydroxyl trên bề mặt của vật liệu hấp phụ.[21]
MOH H+ MOH2+
MOH2+ Ln- MOH2+ Ln-
Trong số các anion, SO42- được cho là hình thành phức bên trong và bên ngoài hình cầu ở các vị trí hoạt động bề mặt [24], còn các anion Cl-, NO3- hình thành phức bên ngoài hình cầu. Vì vậy ion sunphat cản trở hấp phụ hơn so với các ion nitrat và clorua [38,39]. Kết quả tương tự có thể tì trong tài liệu tham khảo [23] “báo cáo kết quả loại bỏ florua trong dung dịch nước bằng cách sử dụng bùn phèn’’, trong đó
bao gồm các oxit kim loại khác nhau tương tự như trong bùn đỏ. Các phản ứng sau đây giải thích cơ chế hấp phụ các anion Cl-, SO42-, NO3- trên bề mặt của bùn đỏ.
• Bên ngoài phức hình cầu:
MOH2+ Cl- MOH2+ Cl-
MOH2+ NO3- MOH2+ NO3-
MOH2+ SO42- MOH2+
2 2 SO42-
• Bên trong phức hình cầu:
MOH2+ SO42- M OSO3- H2O MOH2+
2 SO2-
4 M O 2SO2 2H2O
Tuy nhiên, tăng nồng độ ion clorua không có ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ phenol của bùn đỏ. Các kết quả tương tự cũng đã được báo cáo trong tài liệu loại bỏ phenol trong nước bằng than hoạt tính [25] và bentonite [22]. Nguyên nhân có thể là do ion clorua không cạnh tranh được với phenol ở các vị trí hấp phụ. Nói cách khác, so với các ion sulfat và nitrat, ion clorua không thể chiếm được các vị trí hoạt động trên bề mặt bùn đỏ so với phenol. Do đó, trình tự ái lực với anion hấp phụ trên bùn đỏ trung hòa: sulfat > nitrate > clorua.