1.5. PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1.5.4.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
a. Nhiệt độ
Quá trình hấp phụ chịu ảnh hưởng của một số yếu tố như: Bản chất của chất bị hấp phụ, vật liệu hấp phụ, pH, nhiệt độ, áp suất, thời gian hấp phụ và sự có mặt của các chất khác.
Trong quá trình hấp phụ, năng lượng tự do bề mặt hệ giảm (∆G < 0), đồng thời độ hỗn độn của hệ giảm do các tiểu phân của chất bị hấp phụ lên trên bề mặt chất hấp phụ được sắp xếp một cách có trật tự (∆S < 0). Suy ra
∆G = ∆H – T.∆S <0 .∆H < 0. Vậy quá trình hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt (phù hợp với thực nghiệm, hấp phụ vật lý hay hấp phụ hóa học đều tỏa nhiệt). Vì sự hấp phụ tỏa nhiệt nên theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng, lượng chất hấp phụ phải giảm khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, ở vùng nhiệt độ thấp, hấp phụ hóa học thuờng diễn ra chậm, khi nhiệt độ tăng thì tốc độ hấp phụ hóa học xảy ra nhanh hơn nên có thể tốc độ hấp phụ chúng tăng theo. Tốc độ quá trình hấp phụ của các chất khác nhau trên những chất hấp phụ khác nhau thay đổi trong khoảng khá rộng. Sự hấp phụ khí và hơi có thể xảy ra với tốc độ nhanh và có thể đo được. Thông thuờng, đối với cùng một vật
chất nhưng ở khoảng nhiệt độ khác nhau có thể quan sát đuợc cả hai kiểu hấp phụ: ở những nhiệt độ thấp quan sát thấy sự hấp phụ vật lý, ở nhiệt độ cao quan sát sự hấp phụ hóa học. Cả hai quá trình này thường được gắn với một quá trình trung gian, nét đặc trưng của vùng trung gian là lượng chất bị hấp phụ tăng khi nhiệt độ tăng.
b. pH
Quá trình hấp phụ bị ảnh hưởng rất nhiều bởi pH của môi trường. Sự thay đổi pH của môi trường dẫn đến sự thay đổi về bản chất của chất bị hấp phụ, các nhóm chức bề mặt, thế oxi hóa khử, dạng tồn tại của hợp chất đó (đặc biệt đối với hợp chất có độ phân cực cao, các chất có tính lưỡng tính, axit yếu, bazơ yếu). Ðối với chất hấp phụ rắn: hiện tượng hấp phụ xảy ra do lực tương tác giữa các nguyên tử trên bề mặt chất rắn với các chất tan, trên cơ sở lực hút tĩnh điện, lực định hướng và lực tán xạ. Trong trường hợp lực tương tác đủ mạnh có thể gây ra liên kết hóa học hoặc tạo phức trao đổi ion. Lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ càng mạnh thì khả năng hấp phụ càng lớn, khả năng giữ các chất bị hấp phụ trên bề mặt vật rắn càng cao.
Nhìn chung, pH thường ảnh hưởng đến diện tích của vật liệu hấp phụ cũng như diện tích của chất bị hấp phụ. Ðối với các chất hữu cơ, khi pH giảm xuống thông thuờng quá trình hấp phụ tăng lên.
c. Diện tích bề mặt chất rắn
Diện tích bề mặt chất rắn đóng vai trò quan trọng đối với khả năng hấp phụ của một hệ: diện tích càng lớn, khả năng hấp phụ càng cao. Diện tích bề mặt của một chất rắn được định nghĩa là tổng toàn bộ diện tích của chất rắn đó trên một đơn vị khối lượng chất hấp phụ (m/g). Ðối với các chất rắn có nguồn gốc khác nhau thì diện tích bề mặt đó là khác nhau. Ví dụ: chất rắn trong môi trường tự nhiên (đất sét,...) có diện tích riêng thay đổi với trạng thái hóa lý của môi trường nuớc. Chất hấp phụ công nghiệp (chủ yếu là than hoạt
tính) có thể có bề mặt riêng rất lớn khoảng 600 - 1200 m2/g, các chất hấp phụ khác như hidroxit kim loại có sự phụ thuộc chặt chẽ vào pH.