Các ion kim loại kiềm, kiềm thổ như Ca2+, Mg2+, K+, Na+ tồn tại phổ biến trong nguồn nước tự nhiên và không gây độc tính, các ion này có thể cạnh tranh với ion Pb2+ tại các tâm hấp phụ có sẵn. Do đó, nghiên cứu sự hấp phụ cạnh tranh của các ion Ca2+, Mg2+, K+ và Na+ đối với Pb2+ đã được tiến hành.
Hình 3.30. Tính hấp phụ chọn lọc của vật liệu.
Kết quả đánh giả khả năng hấp phụ chọn lọc của vật liệu Cu0.5Mg0.5Fe2O4 đối với các ion Pb2+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+ thể hiện ở Hình 3.30 cho thấy rằng, vật liệu Cu0.5Mg0.5Fe2O4 không hấp phụ chọn lọc đối với một số ion kim loại có trong nước uống như Ca2+, Mg2+, K+ và Na2+ mà hấp phụ chọn lọc đối với Pb2+. Hiệu suất loại bỏ Pb2+ khoảng 99 % trong khi đó việc loại bỏ các ion khác là không đáng kể. Điều này cũng được thực hiện bởi
nhóm tác giả Lijing Dong, nghiên cứu khả năng hấp phụ cạnh tranh của vật liệu hydroxyapatite/magnetite (HAp/Fe3O4) đối với các ion Pb2+
, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ [42]. Ngoài ra, kết quả của nhóm tác giả Fang Binbin cũng chỉ ra rằng vật liệu spinel ferrite (Ni,Mg)Fe2O4 có khả năng loại bỏ chọn lọc và có hiệu quả Pb2+ từ dung dịch nước khi nồng độ của các ion cạnh tranh Ca2+, Mg2+, Na+, K+ nằm trong khoảng 0 ÷ 200 mg/L [49]. Như vậy, vật liệu Cu0.5Mg0.5Fe2O4 có ý nghĩa thực tiễn trong xử lý nước sinh hoạt nhiễm Pb2+.
Kết luận mục 3.3:
- Dung lượng hấp phụ Pb2+ của vật liệu Cu1-xMgxFe2O4 (x = 0; 0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9; 1) tăng khi tăng dần sự thay thế Cu2+ bởi Mg2+, tăng mạnh khi tỉ lệ mol Cu:Mg đạt đến 0,5:0,5 và sau đó dung lượng hấp phụ Pb2+ tăng không đáng kể. Do đó, để đảm bảo cả từ độ bão hòa thì vật liệu Cu0.5Mg0.5Fe2O4 (x = 0,5) được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.
- Quá trình hấp phụ Pb2+ bởi vật liệu Cu0.5Mg0.5Fe2O4 tuân theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và động học hấp phụ biểu kiến bậc 2. Dung lượng hấp phụ Pb2+
cực đại bởi vật liệu Cu0.5Mg0.5Fe2O4 tính theo mô hình Langmuir là 57,44 mg/g (ở pH = 7, T= 25 oC), cao hơn dung lượng hấp phụ Pb2+ cực đại bởi vật liệu CuFe2O4 của các nhóm tác giả khác đã công bố.
- Vật liệu Cu0.5Mg0.5Fe2O4 là tương đối bền và ổn định trong hấp phụ loại bỏ Pb2+, sau 5 chu kỳ sử dụng, hiệu suất hấp phụ Pb2+ của vật liệu giảm không đáng kể, nhỏ hơn 10 %.
- Vật liệu Cu0.5Mg0.5Fe2O4 không hấp phụ chọn lọc đối với một số ion kim loại có trong nước uống như Ca2+, Mg2+, K+ và Na2+ mà hấp phụ chọn lọc đối với Pb2+
. Do đó, có ý nghĩa thực tiễn trong xử lý nước sinh hoạt nhiễm Pb2+.