CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.5. Xác định khả năng hấp phụ kim loại nặng của zeolit tổng hợp
Để nghiên cứu khả năng hấp phụ KLN của zeolit, luận văn đã tiến hành xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt bằng phương trình hấp phụ Freundlich và phương trình đẳng nhiệt Langmuir.
Phương trình Freundlich biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp phụ vào áp suất hay nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trong một khoảng áp suất hay nồng độ giới hạn nào đó:
Q = KF.Ce1/n
LgQ = LgKF + 1/nLgCe (1)
Với KF: Dung lượng hấp phụ: hằng số Freundlich biểu diễn ái lực hấp phụ ( Lαmmol1-α.Kg-1) tương ứng với hàm lượng chất hấp phụ (mmol.Kg-1) tại nồng độ dung dịch 1 mmol.L-1). Giá trị KF có thể sử dụng để so sánh khả năng hấp phụ của hệ đang khảo sát với các hệ khác, giá trị KF lớn thì hệ có khả năng hấp phụ cao.
α (= 1/n): hằng số phi tuyến tính của đường đẳng hấp, biểu diễn tương đối cho sự bão hịa các vị trí hấp phụ trao đổi bề mặt (n: đại lượng đặc trưng cho tương tác hấp phụ của hệ), n lớn thì lực tương tác hấp phụ mạnh, dạng hấp phụ thiên về cơ chế hấp phụ hóa học với tính chất khơng thuận nghịch.
Qs là hàm lượng chất bị hấp phụ tính cho 1 đơn vị khối lượng vật liệu (mmol.Kg-1).
Ce là nồng độ chất bị hấp phụ khi cân bằng động của quá trình hấp phụ đạt được (mmol.L-1)
Các hằng số Freundlich ( KF và α) được xác định dựa theo phương trình (2), tuyến tính hóa từ phương trình (1):
lnQs = lnKF + α lnCe (2) → [y = ax + b] (2) Phương trình đẳng hấp Langmuir
Ta có cơng thức đường đẳng nhiệt Langmuir:
max . 1 . L e e L e K C Q Q K C → max max 1 1 . e e e L C C Q Q K Q Phương trình có dạng [y = b + ax]
Qe là hàm lượng chất bị hấp phụ bởi 1g vật liệu (mmol.Kg-1) tại thời điểm cân bằng động đạt được.
Qmax là hàm lượng cực đại chất bị hấp phụ bởi 1g vật liệu (mmol.Kg-1).
Ce là nồng độ chất bị hấp phụ khi cân bằng động của quá trình hấp phụ đạt được (mmol.L-1).
KL: hằng số hấp phụ Langmuir (phụ thuộc vào bản chất hệ hấp phụ và nhiệt độ).
Ý nghĩa của các hằng số Langmuir:
Qmax: tìm ra khả năng xử lý cực đại của hệ hấp phụ, qua đó tính được
lượng vật liệu cần sử dụng cho một hàm lượng chất ô nhiễm nhất định.
KL: Đánh giá khả năng hấp phụ của các hệ hấp phụ khác nhau.
Tiến hành thí nghiệm hấp phụ các ion kim loại nặng Cd2+ bằng 100 mg vật liệu trong 100 mL dung dịch chứa các ion kim loại với nồng độ ban đầu là 0, 10, 20, 30, 40 hoặc 50 mg/L. Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng, pH dung dịch bằng 5, lắc với tốc độ 100 vòng/phút trong vòng 1 giờ và để yên mẫu 24 giờ. Mẫu được lọc để xác định nồng độ ion kim loại còn lại trong dung dịch sau cân bằng hấp phụ bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Shimadzu, Nhật Bản).