2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu thực nghiệm
Phƣơng pháp BET đo điện tích bề mặt riêng
Diện tích bề mặt riêng của than hoạt tính đƣợc đo bằng thiết bị TriStar II3020 3.02 của hãng micromeritics tại Viện kĩ thuật nhiệt đới –Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công
nghệ Việt Nam. Diện tích bề mặt riêng đƣợc xác định dựa vào phƣơng trình BET mơ tả lƣợng N2 bị hấp phụ trên than ở 77 K ứng với các áp suất cân bằng khác nhau:
c v p p c v c p p v m m 1 ) ( 1 )] 1 / [( 1 0 0
Trong đó: p và p0 là áp suất cân bằng và áp suất bão hòa tại nhiệt độ khảo sát
v và vm là lƣợng khí bị hấp phụ ứng với áp suất cân bằng p, vm là lƣợng
khí hấp phụ cực đại c là hằng số.
Sau khi đo v ứng với các giá trị p khác nhau (trong khoảng 0,05 < p/p0 < 0,35), vẽ đồ thị thể hiện sự phụ thuộc )] 1 / [( 1 0 p p v vào ( ) 0 p p
, từ độ dốc và giao điểm với trục tung của đồ thị sẽ tính đƣợc giá trị vm. Kết hợp vm với thiết diện của N2 ta sẽ tính đƣợc diện tích bề mặt riêng của than nếu giả thiết phân tử N2 hình trịn và phủ đơn lớp tồn bộ bề mặt than.
Phƣơng pháp UV-Vis theo dõi biến thiên nồng độ chất màu
Phép đo hấp thụ phân tử của dung dịch đƣợc sử dụng trong nghiên cứu này để xác định nồng độ chất màu theo định luật Lambert-Beer:
Abs = ελ.l.C
hay Abs = A.C (A = ελ.l)
Trong đó Abs là độ hấp thụ quang, C là nồng độ chất màu trong dung dịch, ελ là hệ số hấp thụ mol phân tử ở bƣớc sóng λ, l là chiều dày cuvet.
Trƣớc khi xác định nồng độ theo định luật này, một đƣờng chuẩn đƣợc xây dựng trong khoảng sự phụ thuộc tuyến tính của Abs vào nồng độ.
Xử lý số liệu động học hấp phụ
Các số liệu động học thu đƣợc trong nghiên cứu này đƣợc xử lý theo mơ hình động học hấp phụ bậc 1, đƣợc tác giả Lagergren đề xuất có dạng nhƣ sau:
ln(qe-q) = ln(qe) - kt
Trong đó: qe, q là dung lƣợng hấp phụ cân bằng và dung lƣợng hấp phụ tại thời điểm t (mg/g)
Trong q trình thí nghiệm nồng độ chất màu còn lại C tại thời điểm t đƣợc xác định, từ đó ta có thể tính tốn dung lƣợng q theo cơng thức:
q = [(Co - C) x V]/m
Trong đó: Co là nồng độ tại thời điểm ban đầu, mg/L V: thể tích phản ứng, L
m: khối lƣợng than, g
Các giá trị qe và k trong phƣơng trình Lagergren đƣợc xác định bằng phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu sử dụng thuật tốn solver trong excel.
Xử lý số liệu đẳng nhiệt hấp phụ
Trong nghiên cứu này, mơ hình Langmuir đƣợc sử dụng để mơ tả đẳng nhiệt hấp phụ và tìm dung lƣợng hấp phụ cực đại. Mơ hình này có dạng nhƣ sau:
Trong đó: C là nồng độ tại thời điểm cân bằng, mg/L
q và qm là dung lƣợng tại thời điểm cân bằng và dung lƣợng cực đại, mg/g
b là hằng số
Các hằng số qm và b đƣợc xác định bằng phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu sử dụng thuật toán solver trong excel.
Xác định dung lƣợng hấp phụ trong cột lọc
Đối với thí nghiệm hấp phụ cột, nồng độ đầu ra tăng liên tục nhƣ hình 2.2. Do vậy, dung lƣợng hấp phụ đƣợc xác định gần đúng bằng phƣơng pháp tính diện tích nhƣ sau: thí nghiệm đƣợc thực hiện trong 1 giờ với tần suất lấy mẫu là 5 phút, đồ thị biểu diễn C theo V có thể đƣợc chia thành 12 khoảng. Gọi thể tích lọc đƣợc trong mỗi khoảng là ΔV. Diện tích dƣới đƣờng cong chính là lƣợng chất màu thoát ra trong khoảng đó đƣợc tính bằng diện tích hình thang: Sn = (Cn + Cn-1)* ΔV/2. Tổng lƣợng màu thoát ra trong 1 giờ lọc là S = S1 +...+ S12. Từ đó tính đƣợc lƣợng chất màu bị hấp phụ trong thời gian lọc là: m = Co x V - S. Trong đó Co là nồng độ màu đầu vào, V là thể tích lọc trong 1 giờ.
Hình 2.2. Minh họa phƣơng pháp xác định dung lƣợng hấp phụ trong cột lọc * * * * * * C, mg /L V, L Δ V C1 C2