5. Những đóng góp mới của đề tài
3.2.6. Động học hấp phụ
Các tham số động học hấp phụ rất quan trọng trong nghiên cứu ứng dụng các chất hấp phụ. Tuy nhiên, các tham số động học thực rất khó xác định, vì quá trình hấp phụ khá phức tạp, bị ảnh hưởng nhiều yếu tố: khuếch tán, bản chất cấu trúc vật liệu, thành phần hóa học của chất hấp phụ…Do đó, hiện nay người ta thường ứng dụng các phương trình động học hình thức để xác định các hằng số tốc độ biểu kiến.
Động học quá trình hấp phụ đã được đánh giá thông qua 2 mô hình động học biểu kiến là bậc một:
Và bậc hai: t
qt = 1
k2.qe2 + t
qe (3.3) Trong đó qe : là dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g); qt : là dung lượng hấp phụ tại thời điểm t (mg/g);
k1: là hằng số tốc độ hấp phụ biểu kiến bậc nhất (ph–1 ); k2: là hằng số tốc độ hấp phụ biểu kiến bậc hai (g/mg.ph) [19]
Dựa vào số liệu thực nghiệm về ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Cr(VI) ban đầu đã xác định là 30 mg/l, hàm lượng vật liệu hấp phụ 0,1g/ 25ml, pH = 3, hồi qui tuyến tính các giá trị ln(qe–qt ) theo t, theo phương trình (1) đối với mô hình biểu kiến bậc nhất và các giá trị (1/qt) theo t, theo phương trình (2) của mô hình biểu kiến bậc 2. Các hằng số động học k1 và k2, mức độ tuyến tính của các giá trị thực nghiệm theo mô hình được đánh giá bằng hệ số tương quan R2 . Kết quả các tham số động học và hệ số tương quan được trình bày ở bảng 3.1, hình 3.8:
Bảng 3.1. Các thông số của các mô hình động học hấp phụ Cr(VI)bằng than
thủy nhiệt bùn giấy biến tính FeCl3.6H2O
Mô hình động học bậc 1 Mô hình động học bậc 2 qe,exp (mg/g) qe1,cal (mg/g) K1 R2 qe2,cal (mg/g) K2 R2 10,72 0.098 0.7575 11.64 0.014 0.9461 11,70
Hình 3.8: Các mô hình động học của sự hấp phụ Cr(VI) bằng than thủy nhiệt từ bùn giấy thải biến tính FeCl3.6H2O
Từ kết quả ở hình 3.8 có thể thấy các hệ số tương quan của mô hình động học biểu kiến bậc hai (R2 = 0.9461) lớn hơn so với của mô hình bậc nhất (R2 = 0.7575). Ngoài ra, giá trị dung lượng hấp phụ cân bằng tính theo phương trình động học (qe2,cal )và giá trị dung lượng hấp phụ cân bằng tính từ nồng độ đầu và nồng độ cân bằng (qe2e,exp ) của mô hình động học bậc hai là tương đương nhau là 11,64 mg/g và 11,70 mg/g, trong khi kết quả này đối với mô hình động học bậc một lại có sự sai khác lớn hơn (10,72 mg/g). Từ đó có thể cho rằng mô hình động học biểu kiến bậc hai mô tả quá trình hấp phụ Cr(VI) phù hợp hơn so với mô hình biểu kiến bậc một. Từ đó cho thấy, quá trình hấp phụ Cr(VI) là quá trình hấp phụ hoá lý là chính.