Độ pH của dung dịch là nhân tố quan trọng ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ, đặc biệt là khả năng hấp phụ. Tại các giá trị pH thấp các cation thường khó bị hấp phụ vào các vị trí trên bề mặt tích điện âm và ngược lại tại các giá trị pH cao các cation này dễ dàng bị hấp phụ [22, 23, 26].
Để nghiên cứu ảnh hưởng của pH dung dịch lên sự hấp thụ MB, thí nghiệm được tiến hành với nồng độ MB ban đầu là 500 mg/L, 200 mg than hoạt tính, 200 mL dung dịch ở nhiệt độ 25 °C.
Khi tan trong nước, MB chính là các cation do chúng phân ly trong nước và mất đi anion Cl-. Chúng ta hy vọng sẽ tăng khả năng hấp phụ MB khi độ pH của dung dịch tăng lên.
Kết quả được chỉ ra trong hình 3.21, lượng MB bị hấp thụ tại giá trị cân bằng
tăng từ 170 mg/g lên 240 mg/g khi pH dung dịch tăng từ 1 lên tới 5. Khi pH tăng từ 5 tới 7 có thể nói giá trị qe thay đổi hầu như không đáng kể. Kết quả tương tự cũng được quan sát trong một số bài báo được công bố [22, 23, 26].
Giả thiết rằng việc tăng sự hấp phụ phụ thuộc vào tính chất bề mặt của chất hấp phụ (AC) và cấu trúc chất bị hấp phụ (MB). Khi dung dịch có pH thấp, nồng độ ion H+ trong dung dịch là rất lớn, lúc này các ion H+ tham gia “ tranh chấp” các vị trí hấp phụ mang điện tích âm trên bề mặt than hoạt tính [22, 23, 26]. Chính điều này làm giảm khả năng hấp thụ các cation MB trong dung dịch.
Khi pH dung dịch lân cận giá trị trung tính (pH = 7) thì thực chất nồng độ H+ là rất thấp (10-5 tới 10-7 ion H+/l), với nồng độ H+ nhỏ như vậy thì chúng ít có khả
năng “ tranh chấp” các vị trí hấp phụ trên bề mặt AC nên ở khoảng pH này lượng hấp phụ MB của AC là gần như khơng đổi.
Hình 3.21. Khả năng hấp phụ MB của AC phụ thuộc vào độ pH của dung dịch và sự phụ thuộc của thế
Zeta vào độ pH.
Để chứng minh cách giải thích định tính bên trên, chúng tôi đã đo thế Zeta bề mặt của AC tại các giá trị pH khác nhau. Thế Zeta chỉ ra điện tích bề mặt của AC thay đổi tại giá trị pH = 3.2. Điều đó có nghĩa là tại giá trị pH < 3.2, điện tích bề mặt của AC là dương, điều này dẫn tới giá trị qe thấp. Tại giá trị pH > 3.2, điện tích bề mặt AC là âm, do đó một số lượng lớn cation MB được hấp phụ trên bề mặt AC.
Sự bão hòa của giá trị qe tại giá trị pH cao còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như diện tích bề mặt, cơ chế hấp phụ…
Kết luận 12: Việc thay đổi độ pH của dung dịch đã làm điện tích bề mặt của AC biến đổi, điều này làm cho khả năng hấp phụ MB của AC cũng thay đổi theo. Sự thay đổi này là khác nhau với những khoảng pH khác nhau, pH càng thấp thì sự thay đổi càng lớn, và khơng có sự khác biệt nhiều về khả năng hấp phụ của AC khi pH ở mức trung tính.