Cách tiến hành xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ được thực hiện theo quy trình mục 2.2.2. Kết quả đo độ hấp thụ quang của phenol đỏ được trình bày ở bảng 3.6 và hình 3.17.
Bảng 3.6: Số liệu xây dựng đường chuẩn của phenol đỏ STT Nồng độ phenol đỏ (mg/l) Độ hấp thụ quang (A) 1 1 0,0405 2 2 0,095 3 5 0,235 4 10 0,455 5 15 0,726 6 20 0,994 7 25 1,305 8 30 1,565 9 40 2,089 10 50 2,477
Hình 3.17: Đường chuẩn của phenol đỏ
Từ hình 3.17 có thể thấy rằng, trong khoảng nồng độ khảo sát độ hấp thụ quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ phenol đỏ.
Vậy phương trình đường chuẩn xác định nồng độ phenol đỏ có dạng : y = 0,051x – 0,015 với R² = 0,997
3.3.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ
Cách tiến hành khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ phenol đỏ của bentonit và sét hữu cơ điều chế ở điều kiê ̣n tối ưu trình bày ở phần 2.2.2. Kết quả được chỉ ra bảng 3.7 và hình 3.18.
Bảng 3.7: Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ vào thời gian Mẫu Thời gian
(phút) Ci(mg/l) C(mg/l) q(mg/g) H (%) Bent-A 15 50 48,67 1,33 2,66 30 50 46,79 3,21 6,42 45 50 43,70 6,30 12,60 60 50 42,88 7,12 14,24 90 50 40,71 9,29 18,58 100 50 40,57 9,43 18,86 Sét hữu cơ 15 50 12,94 37,06 74,12 30 50 9,43 40,57 81,14 45 50 6,07 43,93 87,86 60 50 5,48 44,52 89,03 90 50 5,37 44,63 89,25 100 50 5,25 44,75 89,49
Hình 3.18: Đồ thi ̣ biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ phenol đỏ của bent-A và sét hữu cơ điều chế
Trong khoảng thời gian khảo sát từ 15 ÷ 100 phút, dung lượng hấp phụ phenol đỏ của bent-A và sét hữu cơ điều chế đều tăng theo thời gian. Dung lượng hấp phụ phenol đỏ đối với sét hữu cơ điều chế (tăng từ 37,06 ÷ 44,75mg/g) cao hơn nhiều so với bent-A (từ 1,33 ÷ 9,43mg/g).
Đối với sét hữu cơ sau 60 phút dung lượng hấp phụ đã dần ổn định nhưng đối với bent-A sau 90 phút dung lượng hấp phụ mới dần ổn định.
Do đó, trong các nghiên cứu tiếp theo chúng tôi chọn thời gian đạt cân bằng hấp phụ phenol đỏ của sét hữu cơ điều chế là 60 phút và của bent- A là 90 phút.
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ điều chế
Cách tiến hành khảo sát ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ điều chế ở điều kiê ̣n tối ưu đến hiệu suất hấp phụ trình bày ở phần 2.2.2. Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.8 và hình 3.19.
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của khối lượng bentonit, sét hữu cơ đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ phenol đỏ Mẫu Khối lượng
(g) Ci(mg/l) Cf(mg/l) q(mg/g) H (%) Bent-A 0,01 50 47,65 11,75 4,70 0,02 50 45,78 10,55 8,44 0,03 50 44,34 9,43 11,32 0,04 50 43,40 8,25 13,20 0,05 50 41,81 8,19 16,38 0,06 50 41,15 7,38 17,71 0,08 50 40,87 5,71 18,27 0,10 50 40,58 4,71 18,85 Sét hữu cơ 0,01 50 34,04 79,80 31,92 0,02 50 25,69 64,23 48,62 0,03 50 16,56 55,73 66,88 0,04 50 9,71 50,36 80,58 0,05 50 5,37 44,63 89,27 0,06 50 5,19 37,34 89,63 0,08 50 5,15 28,03 89,71 0,10 50 5,03 22,49 89,95
Hình 3.19: Đồ thi ̣ biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng bent-A, sét hữu cơ điều chế đến dung lượng hấp phụ phenol đỏ
Từ kết quả của bảng 3.8 và hình 3.19 cho thấy:
Trong khoảng khối lượng khảo sát, khi tăng khối lượng vật liệu thì hiệu suất hấp phụ phenol đỏ tăng và dung lượng hấp phụ giảm. Điều này có thể giải thích là khi tăng khối lượng vật liệu hấp phụ, sẽ làm tăng diện tích bề mặt hấp phụ do đó dung lượng hấp phụ giảm và hiệu suất hấp phụ tăng. Tuy nhiên khi khối lượng vật liệu hấp phụ tăng từ 0,01 gam ÷ 0,05 gam thì hiệu suất hấp phụ tăng mạnh nhưng khi khối lượng vật liệu tăng lên từ 0,06 gam ÷ 0,10 gam thì hiệu suất hấp phụ thay đổi không nhiều và tương đối ổn định (quá trình hấp phụ đã đạt cân bằng).
Do vậy chúng tôi lựa chọn khối lượng của bent-A, sét hữu cơ điều chế là 0,05 gam để tiến hành các khảo sát tiếp theo.
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phenol đỏ
Cách tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phenol đỏ đến khả năng hấp phụ phenol đỏ của bent-A và sét hữu cơ điều chế ở điều kiê ̣n tối ưu được trình bày ở phần 2.2.2. Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.9 và hình 3.20.
Bảng 3.9: Ảnh hưởng nồng độ đầu của phenol đỏ đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ của sét hữu cơ
Mẫu Ci(mg/l) Cf(mg/l) q(mg/g) Cf/q(g/l) H (%) Bent-A 50,00 40,83 9,17 4,45 18,34 100,00 84,44 15,56 5,43 15,56 150,00 132,46 17,54 7,55 11,69 200,00 181,26 18,74 9,67 9,37 250,00 229,82 20,18 11,39 8,07 300,00 278,82 21,18 13,16 7,06 350,00 328,68 21,32 15,42 6,09 400,00 376,98 23,02 16,38 5,76 Sét hữu cơ 51,50 4,47 47,33 0,09 91,90 101,50 9,85 91,65 0,11 90,30 150,5 16,8 133,70 0,13 88,84 198,80 24,5 174,30 0,14 87,68 250,50 39,70 210,80 0,19 84,15 302,00 62,50 239,50 0,26 79,30 349,50 90,50 259,00 0,35 74,11 403,00 120,85 282,15 0,43 70,01
Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ ban đầu của phenol đỏ đến khả năng hấp phụ phenol đỏ của bent-A và sét hữu cơ điều chế
Nhận xét: Từ kết quả bảng 3.9 và hình 3.20 cho thấy trong khoảng nồng
độ khảo sát, khi tăng nồng độ đầu của phenol đỏ thì dung lượng hấp phụ tăng, còn hiệu suất hấp phụ giảm. Điều này phù hợp với lý thuyết.
3.3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ phenol đỏ theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir
Từ kết quả ở bảng 3.9 đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của bent-A và sét hữu cơ được chỉ ra trên các hình 3.21; 3.22; 3.23; 3.24.
Hình 3.21: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của bent-A đối với phenol đỏ
Hình 3.22: Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đối với sự hấp phụ phenol đỏ ̉ a bent-A
Hình 3.23: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir củ a sét hữu cơ điều chế đối với phenol đỏ
Hình 3.24: Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf đối với sự hấp phụ phenol đỏ củ a sét hữu cơ điều chế
Từ phương trình tuyến tính Langmuir hình 3.21 và hình 3.23 chúng tôi tính được các thông số cân bằng hấp phụ như sau:
Bảng 3.10: Giá trị dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir b của bent-A và sét hữu cơ điều chế
Mẫu Bent-A Sét hữu cơ
Dung lươ ̣ng hấp phu ̣ cực đa ̣i qmax (mg/g) 27,03 333,33
Hằ ng số Langmuir b 0,014 0,041
Nhận xét: Từ các kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đẳng nhiệt hấp
phụ Langmuir mô tả khá tốt sự hấp phụ của bent-A và sét hữu cơ điều chế đối với phenol đỏ, điều này được thể hiện qua hệ số hồi qui của các phương trình khá cao đều lớn hơn 0,99
Bent-A sau khi được biến tính bằng muối photphoni bậc bốn tạo sét hữu cơ có khả năng hấp phụ phenol đỏ tố t hơn nhiều so với bent-A khi chưa biến tính. Điều đó đươ ̣c thể hiê ̣n qua dung lươ ̣ng hấp phụ cực đa ̣i của sét hữu cơ điều chế rất cao (qmax = 333,33 mg/g), còn của bent-A thấp (qmax = 27,03 mg/g).
Từ các giá trị b tính được ở bảng 3.10 và các giá trị Ci ở bảng 3.9 thay vào công thức (1.8) tính được các giá trị 0< RL <1. Như vậy quá trình hấp phụ của sét hữu cơ điều chế đối với phenol đỏ là thuận lợi.
KẾT LUẬN
Qua một thời gian nghiên cứu chúng tôi đã thu được các kết quả sau: 1. Đã khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình điều chế sét hữu cơ từ nguồn nguyên liệu bent-A. Kết quả cho thấy điều kiện tối ưu để điều chế sét hữu cơ là:
+ Nhiệt độ phản ứng là 50oC
+ Tỉ lệ khối lượng ETPB/bentonit là 0,5. + pH dung dịch là 9.
+ Thời gian phản ứng là 4 giờ.
2. Bằ ng các phương pháp nghiên cứu: phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD),
phương pháp phổ hồng ngoại, phương pháp phân tích nhiệt, phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy đã điều chế đươ ̣c sét hữu cơ có giá trị d001 = 19,089Å, trong sản phẩm đã có sự có mă ̣t của cation hữu cơ với hàm lượng xâm nhâ ̣p là 14,12%, sét hữu cơ điều chế có cấu trúc lớp và độ xốp cao.
3. Đã nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ phenol đỏ của sét hữu cơ điều chế ở điều kiện tối ưu so với bent-A. Kết quả cho thấy trong điều kiện khảo sát:
+ Thời gian đạt cân bằng hấp phụ 90 phút (bent-A) và 60 phút (sét hữu cơ). + Khối lượng vật liệu hấp phụ bằng 0,05g thì dung lượng hấp phụ lớn nhất và hiệu suất hấp phụ ổn định.
4. Đã mô tả quá trình hấp phụ của bent-A, sét hữu cơ điều chế theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, đã xác định được dung lượng hấp phụ cực đại của bent-A và sét hữu cơ điều chế đối với phenol đỏ lần lượt là 27,03mg/g và 333,33mg/g và hằng số Langmuir tương ứng là: b = 0,014 và b = 0,041
Như vậy sét hữu cơ điều chế có khả năng hấp phụ phenol đỏ tốt hơn rất nhiều so với bent-A.
TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tiếng Việt
1. Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng một số phương pháp phổ
nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo dục.
2. Vũ Đăng Độ (2001), Các phương pháp vật lí trong hóa học, NXB Giáo dục. 3. Lê Thị Thi Hạ (2011), Biến tính bentonit bằng muối amin bậc bốn và ứng dụng để hấp phụ các hợp chất hữu cơ trong nước bị ô nhiễm, Khó a luận tốt nghiệp, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đa ̣i ho ̣c Quốc gia Hà nô ̣i. 4. Lê Tự Hải (2005), Nghiên cứu thành phần cấu trúc và khả năng hấp phụ ion
Pb2+ trong dung dịch nước của bentonit Thuận Hải, Tuyển tập báo cáo toàn
văn hội nghị toàn quốc các đề tài nghiên cứu cơ bản các đề tài trong lĩnh vực Hóa lý và Hóa lý thuyết, tr. 25- 32.
5. Lê Tự Hải, Phan Chi Uyển (2008), “Nghiên cứu quá trình biến tính bentonit Thuận Hải và ứng dụng hấp phụ ion Mn2+ trong nước”, Tạp chí Khoa học và
Công nghệ, Đại học Đà Nẵng - Số 3(26), tr. 112 - 117.
6. Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV - Vis, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.
7. Nguyễn Đình Huề (1982), Giáo trình hóa lý, NXB Giáo dục, Hà Nội.
8. Nguyễn Thu Hường (2014), Nghiên cứu điều chế sét hữu cơ từ bentonit Trung Quốc với tetrađecyltrimetylamoni bromua và bước đầu thăm dò ứng dụng, Luận văn Thạc sĩ Khoa học, Trường Đa ̣i ho ̣c Sư phạm Thái Nguyên. 9. Nguyễn Trọng Nghĩa (2008), Khảo sát quá trình điều chế nanoclay và thăm dò
khả năng ứng dụng trong sản xuất sơn, Báo cáo Tổng kết kết quả Đề tài Khoa
học và Công nghệ cấp Bộ. Trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật Hưng Yên.
10. Nguyễn Trọng Nghĩa (2011), Điều chế sét hữu cơ từ khoáng bentonit Bình Thuận và khảo sát khả năng ứng du ̣ng của chúng, Luận án Tiến sĩ Hóa học,
11. Nguyễn Hữu Phú (1998), Giáo trình hấp phụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu
vô cơ mao quản, NXB khoa học và kĩ thuật.
12. Đỗ Hữu Phương (2010), Nghiên cứu quá trình hoạt hóa khoáng bentonit Thanh Hóa và thăm dò khả năng ứng dụng của nó trong xử lý môi trường,
Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đa ̣i ho ̣c Khoa ho ̣c Tự nhiên, Đa ̣i ho ̣c Quố c gia Hà Nô ̣i.
13. Đỗ Quý Sơn (1987), “Nghiên cứu khả năng ứng dụng các chất trao đổi ion
trên cơ sở các aluminosilicate tự nhiên để hấp phụ một số ion kim loại nặng”,
Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học, Viện Công nghệ Xạ hiếm, Hà Nội.
14. Phạm Thị Hà Thanh, Nghiêm Xuân Thung, Phạm Trọng Long, Nguyễn Thị Ngọc Tú (2010), “Khảo sát quá trình điều chế sét hữu cơ từ bentonit (Prolabo) và đimetylđioctađecylamoni clorua”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Tập 48(2), tr. 951-956.
15. Phạm Thị Hà Thanh (2012), Nghiên cứu điều chế nano compozit polime/bentonit - DMDOA, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
16. Bùi Văn Thắng (2011), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu bentonite biến tính, ứng dụng hấp phụ photpho trong nước, Báo cáo Tổng kết đề tài Khoa học
và Công nghệ cấp Bộ, Trường Đại học Đồng Tháp.
17. Hoa Hữu Thu và các cộng sự (2009), Tổng hợp, đặc trưng và ứng dụng của
sét chống lớp ưa dầu (pillared clays organophile) làm phụ gia cho sơn, Báo
cáo đề tài cấp ĐHQG Hà Nội, mã số QGTD-07.02.
18. Nguyễn Đình Triệu (2001), Các phương pháp phân tích vật lý và hoá lý,
NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội.
19. Quách Đăng Triều (2003), Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu nano-
polyme-composite, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nước mã số KC.02.07,
II. Tiếng Anh
20. Akçay G., Akçay M., Yurdakoç K. (2006), “The characterization ofprepared organomontmorillonite and sorption of phenoxyalkanoic acid herbicides from aqueous solution”, Journal of Colloid and Interface
Science, 296, pp. 428-433.
21. Alexandre M., Dubois P. (2000), “Polymer-layered silicate nanocomposites: preparation, properties and uses of a new class of materials”, Materials Science and Engineering, 28, pp. 1-63.
22. Agui Xie, Wenyan Yan, Xianshen Zeng, Guangjian Dai, Shaozao Tan, Xiang Cai, and Ting Wu (2011), “Microstructure and Antibacterial Activity
of Phosphonium Montmorillonites”, Department of Chemistry, Jinan
University, Guangzhou, 510632, PR China.
23. Arfaoui S, Srasra E, Frini-Srasra N (2005), Application of clays to treatment of tannery sewages, Desalination 185, pp. 419 - 426.
24. Arroyo, Miguel, Súarez, Rufino V., López-Manchado, Miguel A., Fernández, José F.(2006), “Relevant features of bentonite modification with a phosphonium salf”, Juarnal of nanoscience and nanotechnology, Vol.6,
No.7, pp. 2151-2154.
25. Ben Alexis A. Oswald, Mountainside,N,J, (1973), “Tetraankyl
Phosphonium Aluminosilicates”, Exxon Research & Engineering Co.,
Linden, NJ, pp. 462-465.
26. Bergaya F., Theng B.K.G., Lagaly G. (2006), Handbook of Clay Science,
First Edition. Elsevier.
27. Bhattacharyya K.G, Sharma A , (2005), “Kinetics and thermodynamics of methylene blue adsorption on Neem (Azadirachta indica) leaf powder”,
28. Boulet P., Greenwell H.C., Stackhouse S., Coveney P.V. (2006), “Recent advances in understanding the structure and reactivity of clays using electronic structure calculations”, Journal of Molecular Structure:
Theochem, 762, pp. 33-48.
29. Breakwell K.I., Homer J., Lawrence M.A.M., McWhinnie W.R. (1995), “Studies of organophilic clays: the distribution of quaternary ammonium compounds on clay surfaces and the role of impurities”, Polyedron, 14, pp. 2511-2518.
30. Breen C. (1999), “The characterisation and use of polycation-exchanged Bentonits”, Applied Clay Science, 15, pp. 187-219.
31. Kenan Cinku, Bruak Baysal (2014), “Investigation of adsorption behavior
of phosphonium salts onto Na-Montmorillonnite”, Physicochem. Probl.
Miner. Process. 50(2), pp. 417-432.
32. Keiji Saitoh, Kenji Ohashi, Kiichi Hasegawa, Joji Kadota, Hiroshi Hirano (2014), “Effect of Organo-bentonites Modified with Novel Quaternary
Phosphonium Salt on the Properties of Acid Anhydride-cured Epoxy Resin/Clay Nanocomposites”, Clays and Clay Minerals, V. 62, pp. 13-19.
33. Lagaly G., (1981), “Characterization of clays by organic compounds”, Clay Miner., 16, pp. 1-21.
34. Lee J.Y., Lee H.K. (2004), “Characterization of organoBentonit used for polymer nanocomposites”. Mater. Chem. Phys., 85, pp. 410-415.
35. Lipson S.M and Storzky G (1984), Effect of proteins on Reovirus adsorption to Clay minerals, Applied and Environmental Microrobiology,
Vol. 48, No.3, pp. 525 - 530.
36. Maria K. Doula (2006), Removal of Mn2+ ions from drinking water by using clinoptilolite and a clinoptilolite - Fe oxide system, water Res, 40(17), pp. 3167 - 3176.
37. Ozturk N., Tabak A., Akgol S., Denizli A (2007), “Newly synthesized Bentonit-histidine (Bent-hist) micro-composite affinity sorbents for lgG adsorption”, Colloids Surf., Aphysicochem. Eng. Asp., 301, pp. 490-497. 38. Patel H.A, Rajesh S Somani, Hari C Bajaj and Raksh V Jasra (2006),
Nanoclays for polymer nanocomposites, paints, inks, greases and cosmetics formulations, drug delivery vehicle and waste water treatment. Bull Mater Sci, Vol. 29. No. 2, pp. 133-145.