than sinh học
Trong phần này, chúng tôi trình bày kết quả so sánh khả năng hấp phụ CV của 3 vật liệu hấp phụ khác nhau là: than sinh học gốc từ vỏ trấu được hydro cacbon hóa tại nhiệt độ 700oC trong vòng 4 giờ (kí hiệu RHB), than sinh học xử lý NaOH (0.5 mol/L, kí hiệu ATB) và Fe3O4-than sinh học (kí hiệu MBC). Chúng tôi đã khảo sát theo thời gian hấp phụ từ 5 phút đến 180 phút bằng cách rung lắc tại nhiệt độ 30oC, với nồng độ CV ban đầu 50 mg/L, khối lượng chất hấp phụ là 25 mg/25 mL. Kết quả tính toán hiệu suất và dung lượng hấp phụ CV của RHB, ATB và MBC được chỉ ra trong Bảng 3.3; Bảng 3.4 và Bảng 3.5 tương ứng.
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của thời gian rung lắc đến hiệu suất và dung lượng
hấp phụ CV của RHB sử dụng nồng độ ban đầu CV = 50 mg/L, nhiệt độ 30oC, khối
lượng chất hấp phụ 25 mg/25 mL. Thời gian C0 (mg/L) Ccb (mg/L) H(%) q (mg/g) 5 100.534626 56.6565097 43.64477999 43.87811634 15 100.534626 51.72576177 48.54930703 48.80886427 30 100.534626 50.78393352 49.4861268 49.75069252 60 100.534626 50.75623269 49.51368032 49.77839335 90 100.534626 50.9501385 49.32080567 49.58448753 120 100.534626 50.72853186 49.54123385 49.80609418 180 100.534626 50.75623269 49.51368032 49.77839335
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của thời gian rung lắc đến hiệu suất và dung lượng
hấp phụ CV của ATB sử dụng nồng độ ban đầu CV = 50 mg/L, nhiệt độ 30oC, khối
lượng chất hấp phụ 25 mg/25 mL. Thời gian C0 (mg/L) Ccb (mg/L) H(%) q (mg/g) 5 100.534626 52.25207756 48.0257901 48.28254848 15 100.534626 48.48476454 51.77306919 52.0498615 30 100.534626 48.34626039 51.9108368 52.18836565 60 100.534626 48.48476454 51.77306919 52.0498615 90 100.534626 47.95844875 52.29658612 52.57617729 120 100.534626 48.12465374 52.13126498 52.4099723 180 100.534626 47.98614958 52.2690326 52.54847645
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của thời gian rung lắc đến hiệu suất và dung lượng
hấp phụ CV của MBC sử dụng nồng độ ban đầu CV = 50 mg/L, nhiệt độ 30oC,
khối lượng chất hấp phụ 25 mg/25 mL. Thời gian C0 (mg/L) Ccb (mg/L) H(%) q (mg/g) 5 100.534626 31.36565097 68.80114623 69.16897507 15 100.534626 23.11080332 77.012096 77.42382271 30 100.534626 18.20775623 81.88906952 82.32686981 60 100.534626 12.44598338 87.62020224 88.08864266 90 100.534626 12.50138504 87.5650952 88.033241 120 100.534626 12.36288089 87.70286281 88.17174515 180 100.534626 12.39058172 87.67530929 88.14404432 Hình 3.8 (a,b) tương ứng trình bày kết quả so sánh hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ CV của 3 vật liệu hấp phụ RHB, ATB và MBC. Như có thể nhận thấy, quá trình hấp phụ CV của 3 chất hấp phụ RHB, ATB và MBC xảy ra nhanh sau thời gian rung lắc 15 phút. Tuy nhiên, hiệu suất và dung lượng hấp phụ CV lớn nhất tại nồng độ CV ban đầu 50 mg/L của 3 chất hấp phụ RHB, ATB và MBC là khác nhau tương ứng là 49.5; 52.3; 87.7 % và 49.8; 52.5; 88.2 mg/g. Trong thực nghiệm của chúng tôi, than sinh học gốc được xử lý với NaOH (0.5 mol/L) để tạo pH =10, sau đó sản phẩm này được sử dụng để chế tạo MBC. Việc xử lý than sinh học với NaOH có thể làm tăng diện tích và thể tích của các lỗ xốp và dẫn đến làm tăng cường khả năng hấp phụ [18]. Trong trường hợp này chúng tôi suy đoán rằng, các vị trí hấp phụ trên than sinh học nhiều hơn sau khi xử lý với bazo là nguyên nhân dẫn đến làm tăng cường khả năng hấp phụ ATB so với RHB. Hơn nữa, kết quả trên Hình 3.8 chỉ ra rằng việc bao phủ một lớp than sinh học trên Fe3O4 dẫn đến tăng cường khả năng hấp phụ CV. Dựa trên kết quả nhận được, có thể thấy rằng, việc bao phủ than sinh học trên cấu trúc Fe3O4 có 2 chức năng: thứ nhất nó tạo ra một từ độ bão hòa 29.25 emu/g, điều này cho phép than sinh học có thể thu hồi bằng cách sử dụng một nam châm; thứ hai nó tăng cường đáng kể khả năng hấp phụ CV của than sinh học từ 52.5 đến 88.2 mg/g. Chúng tôi đoán nhận các nguyên nhân làm tăng cường khả năng hấp phụ CV của than sinh học phủ
Fe3O4 đó là: sự có mặt của các hạt nano Fe3O4 làm tăng đường kính các lỗ xốp của than sinh học và làm giảm thế zeta; hoặc cũng có thể sự tăng cường tương tác hút tĩnh điện giữa bề mặt tích điện âm của MBC và bề mặt tích điện dương của CV làm tăng cường khả năng hấp phụ [9]. Tuy nhiên, trong phần kết quả nghiên cứu này chúng tôi chưa khảo sát được thế zeta. Trong hướng nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi sẽ hoàn thiện các phép đo thế zeta để kiểm chứng nhận định này.
Hình 3.8. So sánh: (a) hiệu suất hấp phụ và (b) dung lượng hấp phụ CV của RHB, ATB và MBC vào thời gian rung lắc: nồng độ ban đầu CV là 50 mg/L;
khối lượng chất hấp phụ 25 mg/25 mL; nhiệt độ 30oC
Dựa trên kết quả khảo sát đánh giá hiệu suất và dung lượng hấp phụ CV theo thời gian của 3 loại chất hấp phụ khác nhau: RHB, ATB và MBC, chúng tôi lựa chọn chất hấp phụ là MBC để tiếp tục khảo sát ảnh hưởng của các thông số như: độ pH, nồng độ CV ban đầu, thời gian rung lắc, khối lượng chất hấp phụ đến khả năng loại bỏ CV. Trong Mục 3.4 chúng tôi sẽ trình bày các kết quả đánh giá này.