Vật liệu trong cột sau khi bão hòa amoni được tiến hành giải hấp bằng dung dịch NaOH 0.1M trong thời gian 8h. Sau đó rửa lại vật liệu bằng nước cất đến pH không đổi và cho dung dịch NH4+ 5mg/l chạy qua cột với tốc độ 0.5ml/phút.
Từ đồ thị ta thấy than biến tính có khả năng tái sinh rất tốt, khả năng xử lý amoni của than sau tái sinh gần tương đương với than biến tính trước khi tái sinh.
VB 1643 3 . 2 3780 (bed volume) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 500 1000 1500 2000 2500 V(ml) C(mg/l)
Hình 41. Đồ thị biểu diễn nồng độ ứng với thể tích dung dịch qua cột
Như vậy, than biến tính đã qua trao đổi ion với amoni có thể tái sinh rất tốt bằng cách cho dung dịch NaOH 0,1M chạy qua cột trong thời gian 8h. Sau khi rửa lại bằng nước cất, than sau tái sinh có tải trọng trao đổi ion gần như bằng than biến tính ban đầu. 0 1 2 3 4 5 6 0 2000 4000 6000 8000 V(ml) C(mg/l)
KẾT LUẬN
Sau quá trình làm luận văn, chúng tôi rút ra một số kết luận về khả năng biến tính than hoạt tính làm vật liệu xử lý amoni và kim loại nặng trong nước như sau.
1. Đã tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng biến tính than hoạt tính là nồng độ axit HNO3, thời gian biến tính và nhiệt độ oxi hóa than hoạt tính. Điều kiện biến tính tối ưu trong các trường hợp đã nghiên cứu là đun cách thủy than hoạt tính với HNO3đặc với tỉ lệ khối lượng chất rắn (g) trên thể tích chất lỏng(ml) là 1:5, trong thời gian 4h. Sau đó ngâm than oxi hóa bằng dung dịch NaOH 0,5M trong thời gian 24h.
2. Quá trình biến tính than hoạt tính làm diện tích bề mặt than giảm so với diện tích bề mặt than ban đầu, do quá trình oxi hóa than hoạt tính bằng HNO3đã phá hủy cấu trúc lỗ xốp, làm tăng lượng macropores.
3. Nghiên cứu bề mặt bằng phổ hồng ngoại, cho thấy trên bề mặt than biến tính có chứa nhóm chức cacboxylic (- COOH), là nhóm chức tạo ra các tâm hoạt động có thể tham gia quá trình trao đổi với các cation trong nước
4. Quá trình biến tính than hoạt tính cũng làm cho số lượng nhóm chức có tính axit trên bề mặt than tăng lên một cách đáng kể so với số lượng nhóm chức có tính axit trên bề mặt than ban đầu.
5. Tiến hành khảo sát khả năng xử lý amoni và các cation của than biến tính thu được các kết quả khá cao, cụ thể tải trọng hấp phụ cực đại của than biến tính đối với các cation NH4
+
, Mn2+, Cd2+ lần lượt là 1.39mmol/g, 0.702mmol/g, 0.687mmol/g.
6. Bước đầu nghiên cứu cơ chế xử lý cation của than biến tính cho thấy đây chủ yếu là cơ chế trao đổi ion giữa các cation trong dung dịch và ion Na+ trên bề mặt than biến tính.
7. Nghiên cứu khả năng trao đổi ion giữa than biến tính và ion amoni theo mô hình hấp phụ động cũng thu được kết quả rất tốt với nồng độ dung dich amoni ban đầu là 5mg/l, thời gian tiếp xúc cần thiết là 2,5 phút, than biến tính xử lý được 1652 (bed volume). Điều thú vị hơn là than biến tính sau khi tham gia trao đổi ion với amoni gần như được tái sinh hoàn toàn bằng dung dịch NaOH.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
1. Vũ Ngọc Ban(2007), “Giáo trình thực tập Hóa lí”, Nhà xuất bản Đại học quốc gia Hà nội.
2. Phạm Nguyên Chương(chủ biên)( 2002), “Hóa Kỹ Thuật”, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
3. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế(2004), “Hóa lí”. Tập hai. Nhà xuất bản giáo dục.
4. Nguyễn Đình Triệu(1999), “Các phương pháp vật lý ứng dụng trong hóa học”.
Nhà xuất bản đại học quốc gia Hà Nội.
Tài liệu tiếng Anh
5. Bansal R.C. , Goyal M.(2005), “Activated Carbon Adsorption”, Taylor & Francis Group,USA.
6. Biniak S.(1997), “The characterization of activated carbons with oxygen and nitrogen surface groups”, Carbon, Vol. 35(12), pp.1799-1810.
7. Cerovic Lj.S. et al(2007), “Point of zero charge of different carbides”, Colloids and surfaces A, 297, pp.1 – 6.
8. Chen J. P. et al(2003), ”Surface modification of a granular activated carbon by citric acid for enhancement of copper adsorption”, Carbon,41, pp. 1979–1986. 9. Chingombe P., Saha B., Wakeman R.J. (2005), “Surface modification and characterisation of a coal-based activated carbon”, Carbon, 43, pp. 3132–3143. 10. Figueiredo J.L., Pereira M.F.R., Freitas M.M.A., Orfao J.J.M.( 1999), ”Modification of the surface chemistry of activated carbons”, Carbon, 37, pp.1379– 1389.
11. Li Y.H., Lee C.W., Gullett B.K.( 2003), “Importance of activated carbon’s oxygen surface functional groups on elemental mercury adsorption”, Fuel, 82, pp. 451–457.
12. Liu S.X., Chen X., Chen X.Y., Liu Z.F., Wang H.L.( 2007), “Activated carbon with excellent chromium(VI) adsorption performance prepared by acid–base surface modification”, Journal of Hazardous Materials, 141, pp. 315–319.
13. Marsh Harry, Rodriguez-Reinoso Francisco(2006), “Activated Carbon”, Elsevier, Spain.
14. Matsumoto Masafumi et al(l994), “Surface modification of carbon whiskers by oxidation treatment”, Carbon, Vol. 32 (I), pp. 111-118. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
15. Mei S.X., et al(2008), “Effect of surface modification of activated carbon on its adsorption capacity for NH3”, J China Univ Mining & Technol, (18), pp. 0261– 0265.
16. Milonjic. S.K., et al(1975), “The Heat of immersion of natural magnetite in aqueous solutions”, Thermochimica Acta, 11, pp. 261-266.
17. Moreno C. (2000), “Changes in surface chemistry of activated carbons by wet oxidation”, Carbon, 38, pp. 1995–2001.
18. Park Geun Il, Lee Jae Kwang, Ryu Seung Kon, Kim Joon Hyung(2002), “Effect of Two-step Surface Modification of Activated Carbon on the Adsorption Characteristics of Metal Ions in Wastewater”, Carbon Science, Vol. 3(4), pp. 219- 225.
19. Reynolds Tom D., Richards Paul A(1996). “Unitoperations and processes in environmental engineering”, PSW, USA.
20. Shen Wenzhong, Liand Zhijie, Liu Yihong(2008), “Surface Chemical Functional Groups Modification of Porous Carbon”, Recent Patents on Chemical Engineering, 1, pp.27-40.
21.Tao XU, Xiaoqin Liu(2008), “Peanut Shell Activated Carbon: Characterization, Surface Modification and Adsorption of Pb2+ from Aqueous Solution”, Chinese Journal of Chemical Engineering, 16(3), pp. 401- 406.
22. Vassileva P., Tzvetkova P., Nickolov R. (2008), “Removal of ammonium ions from aqueous solutions with coal-based activated carbons modified by oxidation”,
Fuel, 88, pp. 387–390.
23. Vasu A.dwin(2008), “Surface Modification of Activated Carbon for Enhancement of Nickel(II) Adsorption”, Journal of Chemistry, 5(4), pp. 814-819. 24. Yin Chun Yang, Aroua Mohd Kheireddine(2007), “Review of modifications of activated carbon for enhancing contaminant uptakes from aqueous solutions”,