6. Bố cục luận văn
2.2.5. Khảo sát khả năng hấp phụ xanh metylen trong nước bằng đá ong
ong biến tính hóa học
Thí nghiệm hấp phụ xanh metylen trên vật liệu đá ong biến tính được tiến hành dựa trên kỹ thuật bể. Các dung dịch xanh metylen thu được bằng cách hòa tan tinh thể xanh metylen trong nước cất. pH của dung dịch được điều chỉnh bằng HCl 0,1M (hoặc NaOH 0,1M).
a. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ
Đối với thí nghiệm cân bằng hấp phụ, một lượng chất hấp phụ được thêm vào một bình hình nón chứa 100 ml dung dịch xanh metylen ở nồng độ 100ppm. Lượng chất hấp phụ 1gam, pH = 5,02, nhiệt độ 250C, tốc độ lắc 170 vòng/phút. Tiến hành lấy mẫu sau các khoảng thời gian 2 0 p h ú t trong vòng 3 giờ và đem phân tích nồng độ xanh metylen còn lại trong dung dịch.
b. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH
Để đánh giá ảnh hưởng của pH trên hấp phụ xanh metylen, thí nghiệm đã được thực hiện ở pH ban đầu khác nhau, khoảng từ 2 - 10. Thể tích dung dịch là 100ml, nồng độ xanh metylen ban đầu là 100ppm, 1 gam chất hấp phụ được sử dụng. Dung dịch và chất hấp phụ được khuấy ở tốc độ lắc 170 vòng/phút, thời gian lắc được chọn từ các thí nghiệm trên, khoảng 2 giờ, nhiệt độ ở 27 ± 0,50C. Sau khi khuấy, dung dịch được tách ra, đem phân tích nồng độ xanh metylen còn lại trong dung dịch.
c. Khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng
Từ thí nghiệm trên, sử dụng dung dịch xanh metylen ban đầu ở nồng độ đạt dung lượng hấp phụ cao nhất. Lần lượt cho chất hấp phụ vào 9 bình nón chứa 100 ml dung dịch xanh metylen nồng độ 100ppm, liều lượng chất hấp
phụ: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8 g. Từ các thông số thu được, vẽ đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của liều lượng chất hấp phụ với dung lượng hấp phụ (mg/g) và với hiệu suất hấp phụ (%).
d. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ
Dùng 8 bình nón 250 ml cho 1,0 g chất hấp phụ và 100 ml dung dịch xanh metylen với các nồng độ ban đầu lần lượt là: 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120; 130ppm.
- Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dạng:
𝑞𝑒
𝑞𝑚 = 𝜃 = 𝐾𝐿𝐶𝑒
1+𝐾𝐿𝐶𝑒 (1.4)
Trong đó:
qe : Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g) qm : Dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)
θ : Độ che phủ
Ce : Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l) KL : Hằng số Langmuir (1/mg)
Phương trình Langmuir chỉ ra hai tính chất đặc trưng của hệ :
+ Trong vùng nồng độ nhỏ KL.Ce << 1 thì qe = qm.KL.Ce mô tả vùng hấp phụ tuyến tính.
+ Trong vùng nồng độ lớn KL.Ce >> 1 thì qe = qm.KL.Ce mô tả vùng hấp phụ bão hòa.
Khi nồng độ chất hấp phụ nằm giữa hai giới hạn trên thì đường đẳng nhiệt biểu diễn là một đoạn cong.
Để xác định các hằng số trong phương trình đẳng nhiệt Langmuir ta đưa phương trình (1.4) về dạng đường thẳng:
𝐶𝑒
𝑞𝑒 = 𝐶𝑒
𝑞𝑚+ 1
Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ce /qe vào Ce sẽ xác định được các hằng số qm, KLtrong phương trình.
𝑡𝑔𝛼 = 1 𝑞𝑚 ⇒ 𝑞𝑚 = 1 𝑡𝑔𝛼 (1.6) 𝑂𝑁 ̅̅̅̅ = 𝑞 1 𝑚.𝐾𝐿 (1.7) Từ giá trị qm ta sẽ tính được hằng số KL.
- Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich có dạng:
𝑞𝑒 = 𝐾𝐹. 𝐶𝑒1/𝑛 (1.8) Trong đó:
qe: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g) KF: Hằng số hấp phụ Freundlich
Ce: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l) n: Hằng số, luôn lớn hơn 1
Để xác định các hằng số, đưa phương trình (1.10) về dạng đường thẳng: ln 𝑞𝑒 = ln 𝐾𝐹 + 1
𝑛. ln 𝐶𝑒 (1.9) Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln qe vào ln Ce sẽ xác định được các giá trị KF, n.