8. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước
3.10.1. Dung lượng hấp phụ Cu2+ trên hạt Chitosan
Gần đây, Perez-Novo và cộng sự [120] nghiên cứu rằng PO43- có thể liên kết hiệu quả với Cu2+, như đã được chứng minh Chitosan có thể hấp phụ hiệu quả ion Cu2+ có
70
trong nước thải. Trong nghiên cứu này, Chitosan sau khi hấp phụ loại bỏ Cu2+ đã được sử dụng lại để hấp phụ PO43-.
Để tiến hành nghiên cứu khả năng hấp phụ của Cu2+ tải CS để loại bỏ PO43-, bao gồm ảnh hưởng của pH, thời gian, khối lượng hạt, khả năng tái sử dụng hạt, nghiên cứu chu kì giải hấp, động học hấp phụ, mô hình hấp phụ đẳng nhiệt, chúng tôi sử dụng 1g VLHP với 100 ml dung dịch chứa ion Cu2+ 300mg/L, pH = 4.88 (ứng với pH nước thải) ở nhiệt độ phòng sau 24h lắc 100 v/p.
Kết quả sau 24h hấp phụ dung lượng hấp phụ đạt được 29.12 mgCu(II)/g hạt CS, hiệu suất xử lý đạt 97.06%.
3.10.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ
Đánh giá ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ion PO43- trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng lượng VLHP hạt Chitosan-Cu được giữ ở 0.5g/100ml ở nhiệt độ phòng, nồng độ ion PO43- ban đầu Co = 30 mg/L, thời gian hấp phụ T = 180 phút, được thực hiện trên máy lắc tròn với rpm = 250 v/p, dãy pH 2-7 được điều chỉnh bằng dung dịch HCl 0.1mol/L hoặc NaOH 0.1mol/L.
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH được thể hiện trong hình 3.19 dưới đây:
pH 2 3 4 5 6 7 8 qe (m g P /g ) 0 1 2 3 4 5 6
Hình 3.19. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ PO43- của VLHP
Tại giá trị pH 2, Cu2+ phần lớn bị giải hấp khỏi VLHP và hạt Chitosan không có khả năng hấp phụ PO43-. Ở giá trị pH 3 khả năng hấp phụ cao nhất đạt 5.1753 mgP/g và
71
sau đó giảm dần nhưng không đáng kể, ở pH 7 đạt 4.1663 mgP/g giảm 1.009 mgP/g so với pH 3. Điều này có thể giải thích, ở giá trị pH ban đầu của nước thải pH = 4.88 ≈ 5, khi tăng các giá pH cao hơn pH 5,6,7 xảy ra khả năng cạnh tranh của các nhóm OH- với PO43- tại các vị trí hấp phụ của VLHP, [6] tại các giá trị pH thấp, nồng độ H+ có trong dung dịch có thể gây proton hóa dưới dạng NH3+, tích điện dương, do tương tác đẩy tĩnh điện và tĩnh điện này hút ion PO43- góp phần làm tăng khả năng hấp phụ, [91].
3.10.3. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ
Đánh giá ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ ion PO43- trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng lượng VLHP Chitosan-Cu được giữ ở 0.5g/100ml ở nhiệt độ phòng, nồng độ ion PO43- ban đầu Co = 30 mg/L, pHtối ưu = 3 được thực hiện trên máy lắc tròn với rpm = 250 v/p, thời gian hấp phụ T = 30 -240 phút.
Sau kết quả xác định bằng phương pháp so màu ở bước sóng 690nm.
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH được thể hiện trong bảng và hình dưới đây:
Thời gian (phút) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 H iệ u s uấ t xử lý (%) 0 20 40 60 80 100
Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ PO43- của
VLHP
Kết hợp kết quả từ bảng 3.17 kèm biểu đồ hình 3.20, cho thấy thời gian lắc càng lâu, kéo dài thời gian tiếp xúc giữa vật liệu với PO43- hiệu quả xử lý càng tốt hơn, tuy nhiên hiệu suất chỉ tăng nhanh trong 60 phút đầu hấp phụ PO43- và sau đó xuất hiện trạng thái bão hòa thông qua việc hiệu suất tăng chậm lại. Hiệu suất xử lý sau 30 phút cho đến
72
60 phút có sự nhảy vọt vượt bậc từ 66.02% đến 84.51%, thời gian từ 60 phút kéo dài đến 300 phút sẽ ghi nhận được các kết quả sau mỗi 30 phút lấy mẫu. Hiệu suất ở phút 90 là 85.57% và tại phút 180 là 86.24% và cuối cùng tại phút 240 là 86.48%. Qua đó thấy rằng hiệu suất càng ngày càng tăng dần nhưng lại tăng rất nhỏ, sau mỗi lần hiệu suất không tăng quá 1.5%.
Trong quá trình chạy gián đoạn nhằm xử lý ion PO43- với nồng độ 30ppm, với thời gian tiếp xúc càng kéo dài thì nồng độ càng giảm và đồng thời hiệu suất xử lý cũng càng tăng. Lý giải cho vấn đề này là bởi vì hàm lượng PO43- đã bị bắt giữ bởi ion Cu2+ trong VLHP (hạt Chitosan). Thời điểm 60 phút đã đạt tới ngưỡng bão hòa, nên sau thời gian đó khả năng bắt giữ PO43- sẽ bị giảm nhiều dẫn đến việc chỉ hấp phụ thêm được một lượng nhỏ PO43-. Do đó, khoảng thời gian hấp phụ tối ưu được chọn lựa là 60 phút.