Khả năng hấp phụ phenol được khảo sỏt với THT tổng hợp sử dụng tỏc nhõn hoạt húa KOH. Khả năng này phụ thuộc chủ yếu vào bề mặt riờng, đặc trưng mao quản và cỏc nhúm chức cú trờn bề mặt THT. Kết quả phõn tớch cỏc đặc trưng này (mục 3.2.2.2. và 3.2.5) cho thấy bề mặt riờng, diện tớch và thể tớch mao quản cũng
như lượng nhúm chức acid-base trờn bề mặt của THT tổng hợp với thời gian hoạt húa khỏc nhau đều nằm trong khoảng biến thiờn của cỏc đại lượng này đối với THT tổng hợp với tỉ lệ khối lượng KOH:VCF-TH khỏc nhau và với nhiệt độ hoạt húa khỏc nhau. Vỡ vậy trong phần này, khả năng hấp phụ phenol chỉ được khảo sỏt đối với cỏc mẫu THT tổng hợp trong điều kiện khỏc nhau về tỉ lệ khối lượng KOH:VCF-TH và nhiệt độ hoạt húa. Khả năng này được đỏnh giỏ thụng qua việc xõy dựng cỏc đường đẳng nhiệt hấp phụ phenol tại 30oC.
a) Ce(mg L-1) 0 20 40 60 80 100 120 140 Q e (m g g -1) 0 25 50 75 100 125 150 175 200 ACK1-750-60 ACK2-750-60 ACK3-750-60 ACK4-750-60 b) Ce(mg L-1) 0 20 40 60 80 100 120 Q e (m g g -1 ) 0 25 50 75 100 125 150 175 200 ACK3-650-60 ACK3-700-60 ACK3-750-60 ACK3-800-60
Hỡnh. 3.21.Cỏc đường đẳng nhiệt hấp phụ phenol tại 30oC của
cỏc mẫu THT tổng hợp với tỏc nhõn KOH trong cỏc điều kiện khỏc nhau về: a) tỉ lệ KOH:VCF-TH và b) nhiệt độ hoạt húa
Trờn hỡnh 3.21 giới thiệu cỏc đường đẳng nhiệt hấp phụ phenol tại 30oC của cỏc mẫu THT nghiờn cứu. Cú thể nhận thấy qe tăng dần theo Ce. Điều này chứng tỏ trong điều kiện nghiờn cứu, tất cả cỏc mẫu THT đều chưa hấp phụ bóo hũa phenol.
Để tiện so sỏnh khả năng hấp phụ của cỏc mẫu THT, cỏc đường đẳng nhiệt hấp phụ thực nghiệm đó được mụ tả bởi phương trỡnh đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, Kết quả tớnh toỏn cỏc tham số của phương trỡnh này được túm tắt trong bảng 3.13.
Từ bảng 3.13 nhận thấy R2 (0,9813 – 0,9930) khỏ gần 1, chứng tỏ cú mối tương quan khỏ tốt giữa cỏc số liệu thực nghiệm và phương trỡnh sử dụng. Giỏ trị ARE (4,81 – 8,30%) < 8,5% cho thấy độ lệch khỏ nhỏ giữa giỏ trị tớnh theo phương
trỡnh và giỏ trị xỏc định từ thực nghiệm. Thờm vào đú cỏc giỏ trị của hệ số RL (tớnh theo cụng thức 1.4) tương ứng với giỏ trị Co nhỏ nhất (RLmax) và lớn nhất (RLmin) của dung dịch phenol sử dụng trong nghiờn cứu đều nằm trong khoảng 0 < RLmin, RLmax < 1. Điều này cho thấy trong điều kiện nghiờn cứu, quỏ trỡnh hấp phụ phenol trờn cỏc mẫu THT là thuận lợi và cú thể sử dụng phương trỡnh Langmuir để mụ tả cỏc số liệu cõn bằng hấp phụ xỏc định từ thực nghiệm [34].
Bảng 3.13. Cỏc tham số của phương trỡnh Langmuir đối với sự hấp phụ phenol trờn cỏc mẫu THT nghiờn cứu
Mẫu Phương trỡnh Langmuir
qm (mg g-1) KL (L mg-1) R2 ARE (%) RLmax RLmin
ACK1-750-60 134,95 0,054 0,9909 6,82 0,292 0,069 ACK2-750-60 165,73 0,058 0,9930 4,81 0,277 0,065 ACK3-750-60 199,20 0,063 0,9813 8,30 0,261 0,060 ACK4-750-60 179,24 0,061 0,9907 6,28 0,267 0,062 ACK3-650-60 163,93 0,047 0,9855 7,16 0,321 0,078 ACK3-700-60 166,56 0,051 0,9887 6,25 0,303 0,073 ACK3-800-60 184,23 0,063 0,9873 6,93 0,261 0,060
Từ bảng 3.13 cũng nhận thấy, dung lượng hấp phụ phenol đơn lớp cực đại qm
của cỏc mẫu THT nghiờn cứu nằm trong khoảng 134,95 – 199,20 mg g-1. Cỏc giỏ trị này đều lớn hơn cỏc giỏ trị qm của một số vật liệu khỏc đó được cụng bố trong một số cụng trỡnh gần đõy như: trờn chitosan từ tớnh, 51,68 mg g-1 [109], bó thải từ cõy dừa, 56,00 mg g-1 [46], THT tổng hợp từ vỏ cõy muồng đen, 98,57 mg g-1 [90], THT từ vỏ trấu, 194,24 mg g-1 [91],...
Sự khỏc nhau về qm của cỏc mẫu THT tổng hợp từ vỏ cà phờvới KOH trong cỏc điều kiện khỏc nhau cú thể được giải thớch dựa trờn bề mặt riờng và cỏc đặc trưng mao quản, đặc biệt là lượng mao quản nhỏ và lượng nhúm chức acid-base cú trờn bề mặt THT. THT cú lượng lớn mao quản nhỏ và cú tỉ số lượng nhúm acid/lượng nhúm base nhỏ sẽ cú dung lượng hấp phụ phenol lớn.
Trờn hỡnh 3.22 biểu thị mối quan hệ giữa qm và Vmic. Cú thể nhận thấy mối quan hệ kiểu tuyến tớnh giữa qm và Vmic. Kết quả này cũng tương đồng với kết quả đó được cụng bố bởi Fierro V et al. [47].
Từ hỡnh 3.22 cũng nhận thấy cú một số điểm trờn đồ thị bị lệch ra khỏi đường thẳng biểu thị mối quan hệ tuyến tớnh. Cụ thể cỏc điểm tương ứng với mẫu ACK3-650-60 và ACK3-750-60 bị lệch về phớa trờn (cú qm lớn hơn và nằm trờn đường thẳng) cũn điểm tương ứng với cỏc mẫu ACK3-700-60 và ACK2-750-60 lại lệch về phớa dưới (cú qm nhỏ hơn và nằm ở phớa dưới đường thẳng). Điều này cú thể được giải thớch trờn cơ sở kết quả chuẩn độ Boehm (bảng 3.9) như sau:
i) Cỏc mẫu ACK3-650-60 và ACK3-750-60 cú tỉ số lượng nhúm acid/base nhỏ (bằng 2,6) hơn cỏc mẫu cú điểm biểu diễn tương ứng nằm trờn đường thẳng (tỉ số lượng nhúm acid/base nằm trong khoảng 4,1 – 4,3) nờn cú qm nằm trờn đường thẳng.
ii) Cỏc mẫu ACK3-700-60 và ACK2-750-60 lại cú tỉ số lượng nhúm acid/base lần lượt bằng 5,8 và 6,5, lớn hơn cỏc mẫu nằm trờn đường thẳng nờn cú qm nằm dưới đường biểu diễn mối quan hệ tuyến tớnh giữa qm theo Vmic.
Vmic (cm3 g-1) 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 qm (m g g -1 ) 120 140 160 180 200 220 ACK1-750-60 ACK2-750-60 ACK3-750-60 ACK4-750-60 ACK3-650-60 ACK3-700-60 ACK3-800-60
Hỡnh 3.22. Mối quan hệ giữa qm và Vmic của cỏc mẫu THT nghiờn cứu
với tỏc nhõn hoạt húa KOH cho thấy THT tổng hợp trong điều kiện tỉ lệ khối lượng KOH:VCF-TH bằng 3:1, nhiệt độ hoạt húa 750oC và thời gian hoạt húa 60 phỳt (mẫu ACK3-750-60) cú khả năng hấp phụ tốt nhất với qmxỏc định theo Langmuir ở 30oC đạt 199,20 mg g-1. Vỡ vậy mẫu này đó được lựa chọn để thực hiện cỏc nghiờn cứu sõu hơn về mặt động học cũng như nhiệt động lực học của quỏ trỡnh hấp phụ phenol trong dung dịch nước. Cỏc kết quả thu được được thảo luận ở phần tiếp theo.