hấp thụ nguyên tử bằng kỹ thuật ngọn lửa (F-AAS)
Hình 3.17 cho thấy đường chuẩn xác định hàm lượng chì có khoảng tuyến tính từ 0,5 – 10,0 mg/L với hệ số tương quan R2 = 0,9990 gần bằng 1, có
thể dùng phương trình đường chuẩn này đề xác định hàm lượng chì có trong dung dịch bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kỹ thuật ngọn lửa (F – AAS).
Hình 3. 17. Đồ thị đường chuẩn xác định hàm lượng chì
3.3.1.2. Ảnh hưởng của pH
Trong quá trình loại bỏ ion Pb(II) bởi vật liệu RM/CS, ảnh hưởng của pH được tiến hành khảo sát ở khoảng pH từ 3,0 – 5,5 và kết quả được thể hiện trên Hình 3.18. Từ đồ thị ta thấy, với nồng độ ban đầu của Pb(II) là 500 mg/L, khi pH của dung dịch tăng từ 3,0 đến 5,0 thì khả năng loại bỏ Pb(II) của vật liệu RM/CS tăng từ 84,39% lên 94,69%, và tại pH = 5,5 thì hiệu suất hấp phụ đạt cực đại là 98,96%. Tuy nhiên, tại pH = 5,5, quan sát thực nghiệm cho thấy xuất hiện kết tủa trắng, do đó pH = 5,0 được chọn là pH tối ưu cho các quá trình thí nghiệm tiếp theo. Từ đồ thị cũng cho thấy, tại pH = 5 < pHPZC, bề mặt vật liệu mang điện tích dương, không thuận lợi cho hấp phụ ion Pb2+, nhưng hiệu suất vẫn đạt trên 90%, có thể dự đoán rằng, quá trình hấp phụ không tuân theo cơ chế tĩnh điện mà xảy ra theo cơ chế khác, chẳng hạn như cơ chế khuếch tán nội hạt.
Hình 3. 18. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Pb(II) của vật liệu RM/CS
(Nồng độ đầu Co = 500 ppm, thời gian hấp phụ t = 180 phút, số lần lặp lại thí nghiệm = 3)
3.3.1.3. Ảnh hưởng của thời gian
Hình 3. 19. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến khả năng hấp phụ Pb(II) của vật liệu RM/CS
Trong quá trình hấp phụ chì bởi vật liệu RM/CS, ảnh hưởng của thời gian được tiến hành khảo sát từ 5 – 240 phút. Hình 3.19 trình bày ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Pb(II) của vật liệu RM/CS. Dựa vào đồ thị trên nhận thấy, khi thời gian tăng, khả năng hấp phụ của vật liệu tăng và đến một thời điểm nhất định thì đạt trạng thái cân bằng. Cụ thể, sau 20 phút đầu, hiệu suất hấp phụ đạt được là 36,89% và tăng dần lên 78,58% sau 150 phút. Từ 150 – 210 phút thì hiệu suất hấp phụ tăng nhẹ và đạt được trạng thái cân bằng sau 180 phút với hiệu suất đạt được là 95,99%. Có thể giải thích là tại thời điểm 180 phút, thì khả năng hấp phụ của vật liệu RM/CS đạt đến trạng thái cân bằng nên dù tăng thêm thời gian thì hiệu suất cũng như khả năng hấp phụ của vật liệu cũng sẽ không tăng nữa. Do đó, thời gian đạt cân bằng hấp phụ trong nghiên cứu này được chọn là 180 phút.
3.3.1.4. Ảnh hưởng của khối lượng
Hình 3. 20. Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ Pb(II) của vật liệu RM/CS
(Nồng độ đầu Co = 500 ppm, thời gian hấp phụ = 180 phút, pH = 5,0, số lần lặp lại thí nghiệm = 3)
Hình 3.20 cho thấy ảnh hưởng của lượng vật liệu RM/CS lên khả năng hấp phụ Pb(II). Khi khối lượng vật liệu càng tăng từ 0,025 gam đến 0,150 gam, thì hiệu suất hấp phụ cũng tăng từ 38,23 % đến 99,86 %. Điều này được giải
thích rằng, khi tăng lượng vật liệu, số tâm hấp phụ sẽ tăng, trong khi đó nồng độ chất bị hấp phụ (dung dịch Pb(II)) không đổi, sẽ dẫn đến khả năng hấp phụ các ion Pb(II) tăng, tức là hiệu suất tăng.
❖ Qua các kết quả khảo sát các yếu tố pH, thời gian, khối lượng vật liệu, có thể đưa ra điều kiện tối ưu của quá trình hấp phụ Pb(II) bởi vật liệu RM/CS là Pb(II) bị hấp phụ tốt nhất ở pH = 5 sau thời gian 180 phút với nồng độ ban đầu là 500 ppm.
3.3.2. Nghiên cứu động học hấp phụ
Hình 3. 21. Đồ thị động học hấp phụ Pb(II) bởi vật liệu RM/CS
(Nồng độ đầu Co = 500 ppm, pH = 5,0, số lần lặp lại thí nghiệm = 3) Hình 3.21 biểu thị đồ thị các mô hình động học biểu kiến bậc 1, bậc 2 và khuếch tán nội hạt của quá trình hấp phụ Pb(II) bởi vật liệu RM/CS và Bảng 3.5 trình bày kết quả tính toán các giá trị hằng số động học của ba mô hình theo phương pháp phi tuyến tính. So sánh các giá trị hệ số tương quan R2 và căn bậc 2 của trung bình bình phương sai số (RMSE) và kiểm định chi bình phương (2), động học khuếch tán hội hạt mô tả tốt nhất quá trình loại bỏ Pb(II) khỏi dung dịch nước do có giá trị R2 lớn nhất (R2 = 0,9480) và các giá trị RMSE
và 2 là nhỏ nhất (RMSE = 12,45 và 2 = 15,54). Đặc biệt, giá trị C = 32,63 tính từ mô hình động học khuếch tán là khác 0. Điều này cho thấy, quá trình loại bỏ Pb(II) từ dung dịch nước bởi vật liệu RM/CS không xảy ra theo một cơ chế, mà có thể kết hợp hai hay nhiều cơ chế khác nhau [45].
Bảng 3. 5. Các giá trị hằng số động học của quá trình hấp phụ Pb(II)
Mô hình động học Thông số động học Pb(II) Co (mg/L) 484,00 qe (exp) (mg/g) 141,16 Động học bậc 1 qe (cal) (mg/g) 216,31 k1 (min-1) 0,0177 RMSE 30,81 R2 0,6820 2 119,37 Động học bậc 2 qe (cal) (mg/g) 246,35 k2 (min-1) 0,0001 RMSE 26,84 R2 0,7587 2 82,91 Động học khuếch tán nội hạt KP 13,31 C 32,63 RMSE 12,46 R2 0,9480 2 15,54