5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.2.3. Khảosát khả năng hấp phụ các ion Cu2+, Zn2+, Pb2+ của acid
humic đã biến tính bằng acid HNO3
a. Hấp phụ bể
* Chuẩn bị: Cân 1 gam acid humic biến tính cho mỗi thí nghiệm.
* Điều kiện tiến hành: Cho 1 gam acid humic biến tính vào cốc chứa Vml dung dịch ion kim loại M2+ nồng độ CM, pH, nhiệt độ phòng, khuấy đều bằng máy khuấy từ. Tiến hành thí nghiệm với thời gian t (phút).
Lọc lấy dung dịch và xác định nồng độ ion kim loại M2+ còn lại trong dung dịch bằng 2 phương pháp:
- Chuẩn độ Complexon:
Đối với Cu2+: dung dịch chuẩn EDTA 0,002M, chất chỉ thị PAN môi trường pH = 5 (đệm axetat). Chất chỉ thị đổi màu từ tím sang vàng rất rõ.
Đối với Zn2+: dung dịch chuẩn EDTA 0,002M, chất chỉ thị PAN, môi trường pH = 5 (đệm amoni). Chất chỉ thị đổi màu từ đỏ sang vàng.
Đối với Pb2+: chuẩn độ ngược, dung dịch chuẩn EDTA 0,002M và muối Cu2+ chất chỉ thị PAN, môi trường pH = 5 (đệm axetat). Chất chỉ thị đổi
màu từ vàng sang tím. Nồng độ M2+ tính theo công thức: C = 2 20 002 . 0 M VEDTE
- Đo hàm lượng M2+ bằng phương pháp AAS tại phòng thí nghiệm khoa sinh- môi trường trường Đại học Sư phạm- Đại học Đà Nẵng. Ứng với từng yếu tố khảo sát (thời gian, pH, nồng độ đầu ion M2+), chọn giá trị C, pH, t thích hợp.
* Tải trọng hấp phụ là lượng chất bị hấp phụ bởi 1gam chất hấp phụ rắn, được tính theo công thức:
q=(𝐶𝑖− 𝐶𝑓).𝑉 𝑚
* Hiệu suất hấp phụ (H%) được tính theo công thức:
H(%)= 𝐶𝑖−𝐶𝑓
𝐶𝑖 . 100%
Trong đó: q : Tải trọng hấp phụ (mg/g) H : Hiệu suất hấp phụ (%)
Ci : Nồng độ của dung dịch trước khi hấp phụ (mg/l) Cf : Nồng độ của dung dịch sau khi hấp phụ (mg/l) V : Thể tích dung dịch đem hấp phụ (l)
m : Khối lượng chất hấp phụ (g) ♦ Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ
+ Điều kiện tiến hành: Tiến hành ở điều kiện như trên, với:
C = 1035 (mg/l); pH = 5; t thay đổi: 10, 20, 40, 60, 90, 120, 150 (phút) + Từ kết quả khảo sát, chọn thời gian tối ưu (tức là: thời gian đạt cân bằng hấp phụ) cho các nghiên cứu tiếp theo.
♦ Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ
+ Điều kiện tiến hành: Tiến hành ở điều kiện như trên với: C = 1035 (mg/l); pH thay đổi: 2 - 6; t: là thời gian tối ưu.
♦ Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu ion M2+ đến quá trình hấp phụ Xác định tải trọng hấp phụ cực đại
+ Điều kiện tiến hành: Tiến hành ở điều kiện như trên với:
C thay đổi: 207, 1035, 2070, 3105, 4140 (mg/l); pH: là pH tối ưu; t: là thời gian tối ưu.
* Từ các kết quả thu được, tiến hành hồi qui các số liệu thực nghiệm bằng các phần mềm chuyên dụng để xác định các hằng số của phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. Qua đó xác định tải trọng hấp phụ cực đại của ion kim loại.
Phương trình đẳng nhiệt có dạng :
q : tải trọng hấp phụ tại thời điểm cân bằng q max : tải trọng hấp phụ cực đại
b : hằng số đặc trưng cho năng lượng tương tác của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.
Để xác định các hằng số trong phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, có thể chuyển phương trình trên thành phương trình đường thẳng:
Đây là phương trình đường thẳng biểu thị sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf. Từ phương trình này, ta xác định được các hằng số q max và b trong phương trình từ độ dốc và đoạn cắt trục tung.
a. Hấp phụ cột
* Chuẩn bị cột acid humic:Do hàm lượng hữu cơ trong acid humic rất lớn 66 %, bên cạnh đó acid humic biến tính không có cấu trúc hạt giống như axit humic nên khi sử dụng cột thủy tinh 25 x 1 cm hay thì nước cũng như dung dịch M2+ không thể chảy được. Vì vậy chúng tôi đã dùng một cột thuỷ
f f C b C b q q . 1 . . max max max . 1 . 1 q b C q q C f f
tinh 50 x 1 cm để nghiên cứu. Cột thủy tinh đã rửa sạch, để khô, phía dưới có khoá đóng mở. Dùng kẹp lắp lên giá cho cột thẳng đứng, khoá ở phía dưới đóng lại. Lót một lớp bông thấm nước ở dưới đáy rồi đổ vào cột 3 gam acid humic biến tính đã qua rây 0.5mm, rồi cho 50 ml nước cất chia làm 2 lần (dung môi rửa cột). Gõ nhẹ cho lớp hấp phụ lắng đều, thấm ướt, đồng thời để cho các bọt khí thoát ra. Mở khoá loại bỏ dung môi rửa cột, đến khi dung môi cách bề mặt của lớp hấp phụ 0,5 cm thì đóng khoá lại.
* Điều kiện tiến hành: Dội 200ml dung dịch M2+ có nồng độ C (mg/l), pH, qua cột acid humic biến tính, nhiệt độ 300C. Điều chỉnh cho dung dịch chảy ra với tốc độ là x ml/phút. Thu dung dịch chảy ra thành từng phân đoạn, mỗi phân đoạn là 25ml (thu được 8 phân đoạn). Xác định nồng độ M2+ còn lại trong dung dịch bằng 2 phương pháp: Chuẩn độ Complexon và phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử.
Ứng với từng yếu tố khảo sát (tốc độ chảy, pH, nồng độ đầu ion M2+), chọn giá trị C, pH, x thích hợp.
♦ Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ chảy (của dung dịch dội qua cột) đến khả năng hấp phụ
+Điều kiện tiến hành: Tiến hành ở điều kiện như trên với: C = 250 mg/l (mg/l); pH = 5; x thay đổi 1; 2; 3; 4; 5 ml/phút
+ Từ kết quả khảo sát, chọn tốc độ chảy tối ưu cho các nghiên cứu tiếp theo.
♦ Khảosát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ
+ Điều kiện tiến hành: Tiến hành ở điều kiện như trên với: C = 250 (mg/l); pH thay đổi: 2 - 6; x: là tốc độ chảy tối ưu
+ Từ kết quả khảo sát, chọn pH tối ưu cho các nghiên cứu tiếp theo. ♦ Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu ion M2+ đến quá trình hấp phụ + Điều kiện tiến hành: Tiến hành ở điều kiện như trên với: C: thay đổi:
100; 150; 200; 250; 300(mg/l); pH: là pH tối ưu; x: là tốc độ chảy tối ưu + Từ kết quả khảo sát, nhận xét ảnh hưởng của nồng độ đầu ion M2+