C0(mg/l) COD Ct(mg/l) Q=(C0-Ct)/10 (mg/g) Ct/Q 10 6,33 3,52 0,648 5,43 20 13 7,22 1,278 5,65 40 26,33 14,6 2,54 5,74 60 43 23,89 3,61 6,62 80 66,33 36,85 4,315 8,54 100 83 46,11 5,39 8,56
Từ các kết quả thu được trong bảng 3.12 chúng tôi lập đồ thị xác định các hệ số phương trình Langmuir như hình 3.8.
y = 0.0832x + 4.9245 R2 = 0.9381 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 10 20 30 40 50 Ct (mg/l) Ct /Q
Hình 3.8. Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than hoạt tính với amoxicillin
Từ đồ thị xác định được tải trọng hấp phụ cực đại của than hoạt tính với amoxicillin là: Qmax = 1/0.0832 =12.02(mg/g). Trong khi đó tải trọng hấp phụ cực đại của zeolit với amoxicillin là 7,33mg/g. Theo chúng tơi, sự khác nhau này có thể giải thích do đặc điểm cấu trúc bề mặt than hoạt tính khác cấu trúc zeolit, ngồi ra cơ chế tương tác tĩnh điện giữa bề mặt than mang điện tích âm với amoxicillin mang điện tích dương (trong dung mơi nước cất pH=6) cịn có tương tác kị nước.
3.5. Khảo sát khả năng hấp phụ rivanol trong dung dịch nƣớc bằng than hoạt tính biến tính.
3.5.1. Khảo sát khả năng hấp phụ rivanol trên một số loại than hoạt tính biến tính.
Để đánh giá khả năng hấp phụ xử lý chất thải dược phẩm bằng than hoạt tính biến tính, chúng tơi tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ rivanol trên than hoạt tính, than hoạt tính oxi hóa bằng HNO3 đặc, than hoạt tính biến tính bằng cách tẩm dung dịch đithizon 1%. Qui trình thực nghiệm như sau: Cho 50ml dung dịch rivanol nồng độ 50mg/l vào 3 bình nón cỡ 250ml. Cân chính xác 0,25gam mỗi loại vật liệu: than hoạt tính, than hoạt tính oxi hóa bằng HNO3 đặc, than tẩm dung dịch đithizon 1% cho vào 3
bình nón đó và lắc các mẫu trên máy lắc trong thời gian 2h, sau khi lắc xong xác định nồng độ rivanol còn lại (Ct). Các kết quả thu được như ở bảng 3.13:
Bảng 3.13. Kết quả đánh giá sơ bộ khả năng hấp phụ rivanol trên các loại than biến tính trong dung dịch có C0=50mg/l
Vật liệu C0(mg/l) COD Ct(mg/l) Q(mg/g)=(C0-Ct)/5
Than hoạt tính 50 29,67 19,78 6,04
Than hoạt tính oxi hóa bằng HNO3 đặc
50 43 28,67 4,27
Than hoạt tính tẩm dung dịch đithizon 1%
50 6,33 4,22 9,15
Kết quả khảo sát sơ bộ cho thấy: với than oxi hóa bề mặt bằng HNO3 đặc, tải trọng hấp phụ (4,27mg/g) thấp hơn tải trọng hấp phụ của than hoạt tính thường (6,04mg/g). Như vậy khả năng hấp phụ rivanol trên than hoạt tính oxi hóa bằng HNO3 thấp hơn trên than hoạt tính thường. Điều này có thể giải thích như sau: q trình hấp phụ chất hữu cơ bằng than hoạt tính chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính bề mặt than (như kích thước lỗ xốp, sự phân bố các lỗ xốp...), việc oxi hóa bề mặt than bằng HNO3 đã làm giảm diện tích bề mặt than, do HNO3 có tính oxi hóa mạnh đã phá hủy cấu trúc lỗ xốp của than , làm cho mật độ lỗ xốp nhỏ giảm xuống đồng thời làm tăng mật độ lỗ có kích thước lớn [1], bề mặt than hoạt tính sau khi oxi hóa bằng HNO3 đặc tạo ra nhóm chức –COOH, sự có mặt của nhóm –COOH làm thay đổi tính chất hấp phụ của than, than hoạt tính sau khi oxi hóa sẽ hấp phụ các chất phân cực như NH4+ và các ion kim loại nặng trong nước tốt hơn hấp phụ chất hữu cơ. Tải trọng hấp phụ của than hoạt tính tẩm dung dịch đithizon 1% (9,15mg/g) cao hơn tải trọng hấp phụ của than thường khoảng 1,5 lần, điều này có thể giải thích việc tẩm đithizon đã làm thay đổi đặc tính bề mặt than, làm tăng khả năng hấp phụ chất hữu cơ của than.
Để nghiên cứu đặc tính bề mặt và bước đầu so sánh sự khác nhau của than hoạt tính thường và than hoạt tính tẩm dung dịch đithizon 1% chúng tơi đã chụp phổ hồng ngoại của 2 loại vật liệu này tại Phòng vật liệu_Khoa Hóa_19 Lê Thánh Tơng.
Phổ hồng ngoại của than hoạt tính kích thước 0,5-1,18mm và than hoạt tính tẩm dung dịch đithizon 1% được thể hiện trên hình 3.9 và 3.10: Ten may: GX-PerkinElmer-USA Resolution: 4cm-1
BO MON HOA VAT LIEU-KHOA HOA-TRUONG DHKHTN Nguoi do: Phan Thi Tuyet Mai Than mau ban dau
Date: 3/19/2012 4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600.0 0.0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60.0 cm-1 %T 3722 3597 2953 1794 1511 1169 889 684
Ten may: GX-PerkinElmer-USA Resolution: 4cm-1
BO MON HOA VAT LIEU-KHOA HOA-TRUONG DHKHTN
Nguoi do: Phan Thi Tuyet Mai Ten mau: Than da hap phu
Date: 3/15/2012 4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600.0 40.0 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70.0 cm-1 %T 3845 3726 3593 3159 3048 2947 2817 1504 1068 899 681
Hình 3.9. Phổ hồng ngoại của than hoạt tính kích thước 0,5-1,18mm tính kích thước 0,5-1,18mm
Hình 3.10. Phổ hồng ngoại của than hoạt tính tẩm dung dịch đithizon 1%
Kết quả cho thấy, so với phổ hồng ngoại của than hoạt tính thường, trên phổ hồng ngoại của than hoạt tính tẩm dung dịch đithizon 1% xuất hiện nhiều pic mới với cường độ thay đổi: Dải hấp phụ ở 3159, 3048, 2947cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của CH nhân thơm, dải hấp phụ ở 1068cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C=S, cịn dải hấp phụ ở 1504cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C-N... Các liên kết này được giả thiết là do trên bề mặt than sau khi tẩm dung dịch đithizon 1% đã tồn tại phân tử đithizon, trên phổ hồng ngoại của than hoạt tính thường khơng có những số sóng như trên, các pic xuất hiện kém sắc nét. Từ kết quả chụp phổ hồng ngoại của các vật liệu, bước đầu có thể dự đốn việc tẩm đithizon lên bề mặt than hoạt tính đã làm thay đổi cấu trúc bề mặt than, làm thay đổi sự sắp xếp các lỗ xốp và kích
thước lỗ xốp. Đặc biệt sự có mặt của phân tử chất hữu cơ như đithizon trên bề mặt than hoạt tính đã làm tăng khả năng hấp phụ của than với chất hữu cơ vì chúng có điểm tương đồng về cấu trúc phân tử.
Do khả năng hấp phụ tốt hơn của than hoạt tính tẩm dung dịch đithizon 1% so với than hoạt tính thường và than oxi hóa bằng HNO3 nên trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi chọn vật liệu này để tiếp tục khảo sát.
3.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng khả năng hấp phụ rivanol trên than hoạt tính biến tính.
Khảo sát ảnh hưởng của pH chúng tôi tiến hành như sau: Lấy 50ml dung dịch rivanol 50mg/l vào các bình nón khác nhau, điều chỉnh pH của các dung dịch(pH=3- 10) bằng dung dịch HNO3 0,1M hoặc dung dịch NaOH 0,1M. Thêm vào mỗi bình 0.25 gam than tẩm đithizon 1%. Lắc trong 2,5h, tốc độ lắc 150vòng/phút, sau khi lắc xong, xác định nồng độ rivanol còn lại (Ct). Các kết quả như ở bảng sau:
Bảng 3.14. Kết quả hấp phụ rivanol bằng than biến tính trong mơi trường pH khác nhau STT pH C0(mg/l) COD Ct(mg/l) Q(mg/g)=(C0-Ct)/5 1 3 50 13 8,67 8,27 2 4 50 3 2 9,6 3 5 50 3 2 9,6 4 6 50 3 2 9,6 5 7 50 3 2 9,6 6 8 50 6,33 4,22 9,15 7 9 50 19,67 13,11 7,38 8 10 50 26,33 17,55 6,5
Kết quả cho thấy than tẩm đithizon 1% hấp phụ rivanol tốt ở pH từ 4-8, khi pH thấp (≤3) hoặc cao (≥9) khả năng hấp phụ của vật liệu giảm. Điều này có thể giải thích là do trong mơi trường pH=4-8 rivanol tồn tại chủ yếu ở dạng ion mang điện tích
dương đã tương tác tĩnh điện với bề mặt mang điện tích âm của vật liệu, khi pH dung dịch thấp (≤3) khả năng hấp phụ rivanol của vật liệu giảm, nguyên nhân có thể do sự cạnh tranh của ion H+.
3.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ rivanol trên than hoạt tính biến tính. hoạt tính biến tính.
Qui trình thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của vật liệu như sau : Lấy 50ml dung dịch rivanol có nồng độ 50mg/l vào các bình nón khác nhau, cho vào mỗi bình 0,25g than tẩm đithizon 1%. Lắc trong các khoảng thời gian khác nhau. Xác định nồng độ rivanol còn lại ở các khoảng thời gian khác nhau (Ct) . Các kết quả được mơ tả trong bảng 3.15 và hình 3.11
Bảng 3.15 . Thời gian cân bằng hấp phụ của than biến tính với rivanol
Thời gian (phút) Co (mg/l) COD Ct (mg/l)
30 50 26.33 17.55 60 50 19.67 13.11 90 50 6.33 4.22 120 50 3 2 150 50 3 2 180 50 3 2 0 5 10 15 20 0 50 100 150 200 Thời gian (phút) N ồ ng đ ộ riv a no l c òn l ạ i (m g/ l)
Thời gian cân bằng hấp phụ là thời gian dung dịch sau hấp phụ có nồng độ không đổi. Từ đồ thị ta thấy than hoạt tính tẩm đithizon 1% đạt cân bằng hấp phụ với rivanol sau 2h.
3.5.4. Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại của than hoạt tính biến tính với rivanol.
Để khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại chúng tôi làm như sau: Lắc 0.25 gam than tẩm đithizon 1% với 50ml dung dịch rivanol có nồng độ ban đầu C0(mg/l) thay đổi đến thời gian cân bằng hấp phụ, sau đó xác định nồng độ rivanol còn lại (Ct), các kết quả được thể hiện trong bảng 3.16 và hình 3.12: