Co (mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g) Ce/qe lnCe lnqe
200 179 1,05 170,4 5,18 0,05 300 276 1,2 230 5,62 0,182 400 368 1,6 230 5,9 0,47 500 467 1,65 283 6,14 0,5 600 559 2,05 273 6,32 0,72 700 655 2,25 291 6,48 0,81 800 752 2,4 313,3 662 0,87 900 851 2,45 347,3 6,74 0,89 1000 949 2,55 372,1 6,85 0,94
Hình 3.5. Phương trình tuyến tính Langmuir mơ tả quá trình hấp phụ PO43- của vật liệu Laterit thô. hấp phụ PO43- của vật liệu Laterit thô.
Đặng Thị Thu Hương 44 Khóa K23- Cao học Hóa Mơi trường
Hình 3.6. Phương trình tuyến tính Freundlich mơ tả q trình hấp phụ PO43- của vật liệu Laterit thô. hấp phụ PO43- của vật liệu Laterit thơ.
Từ phương trình dạng tuyến tính của mơ hình Langmuir, ta tính được tải
trọng hấp phụ cực đại của vật liệu thô đối với Photphat là:
qmax= 1/0,2317=4,31(mg/g)
Các hệ số của phương trình Freundlich đối với vật liệu thô cũng xác định được là Kf=0,05 và 1/n=0,57.
Với hệ số hồi quy R2 của hai phương trình tuyến tính Langmuir và Freundlich thu được lần lượt là 0,9485 và 0,9744 cho thấy mơ hình hấp phụ đẳng
nhiệt Freundlich thích hợp hơn mơ hình Langmuir khi mơ tả quá trình hấp phụ Photphat trên vật liệu Laterit thơ. Điều này có thể giải thích là do vật liệu Laterit có các tâm hấp phụ khác nhau hoặc do hỗn hợp không đồng nhất của một số khống chất trong vật liệu Laterit có ái lực khác nhau với ion PO43-, các ion PO43- hấp phụ
đa lớp lên trên bề mặt Laterit, có sự tương tác qua lại giữa các phân tử chất bị hấp
phụ.
3.2. Nghiên cứu điều kiện biến tính nhằm nâng cao tải trọng hấp phụ Florua và Photphat từ Laterit thô và Photphat từ Laterit thô
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit
Để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit HCl hoạt hóa vật liệu tới khả năng
Lấy mỗi loại vật liệu 1g lắc nhẹ trong 50ml dung dịch florua có nồng độ
5ppm và dung dịch photphat 10ppm ở pH trung tính trong thời gian 120 phút, lọc và phân tích nồng độ của flo và photphat còn lại trong dung dịch. Kết quả thu được
như sau:
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit HCl biến tính tới khả năng hấp phụ F- và PO43-
Florua Photphat
Vật liệu Co(ppm) Ce(ppm) q(mg/g) Co(ppm) Ce(ppm) q(mg/g)
M1 5,02 2,5 0,13 9,8 4,2 0,28
M2 5,02 2,0 0,15 9,8 3,7 0,31
M3 5,02 1,3 0,19 9,8 2,9 0,35
M4 5,02 1,7 0,17 9,8 4,5 0,27
M5 5,02 1,9 0,16 9,8 4,7 0,26
Hình 3.7. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit HCl hoạt hóa tới khả năng hấp phụ F- và PO43- khả năng hấp phụ F- và PO43-
Từ đồ thị ta thấy, ở nồng độ HCl 3M khả năng hấp phụ F- và PO43- là cao nhất. Vì vậy các thí nghiệm tiếp theo sẽ chọn HCl nồng độ 3M để tiến hành.
Đặng Thị Thu Hương 46 Khóa K23- Cao học Hóa Mơi trường
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Lantan nitrat ngâm tẩm
Để khảo sát ảnh hưởng của lượng La3+ gắn lên vật liệu tới khả năng hấp phụ Florua và Photphat chúng tôi tiến hành như sau:
Lấy mỗi loại vật liệu 1g lắc nhẹ trong 50ml dung dịch florua có nồng độ 5
ppm và dung dịch photphat 10mg/L ở pH 6-7 trong thời gian 120 phút, để yên quan sát dung dịch, để lắng, lọc và phân tích nồng độ của florua và photphat cịn lại trong dung dịch. Kết quả thu được như sau:
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng lượng La3+ ngâm tẩm tới khả năng hấp phụ của vật liệu với F- và PO43-
Florua Photphat
Vật liệu Co(ppm) Ce(ppm) q(mg/g) Co(ppm) Ce(ppm) q(mg/g)
A1 5,6 1,2 0,22 9,8 2,2 0,38 A2 5,6 1,0 0,23 9,8 1,6 0,41 A3 5,6 0,6 0,26 9,8 0,6 0,46 A4 5,6 0,8 0,24 9,8 0,8 0,45 A5 5,6 0,9 0,24 9,8 0,7 0,46 A6 5,6 0,8 0,24 9,8 1,0 0,44
Hình 3.8. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Lantan đến khả năng hấp phụ F- và PO43- hấp phụ F- và PO43-
Từ hình trên có thể thấy vật liệu A3 tương ứng với hàm lượng Lantan ngâm
tẩm là 2% với các vật liệu hàm lượng Lantan > 2% dung lượng thay đổi không
nhiều, dung lượng hấp phụ của vật liệu đã gắn La3+ (A3) đối với F- đạt 0,26 mg/g, gấp 1,37 lần so với vật liệu chưa gắn La3+(M3); còn đối với PO43- gấp 1,31 lần. Vậy từ đây các nghiên cứu khác sẽ khảo sát với vật liệu A3. Từ đó, điều kiện tối ưu để biến tính Laterit là sấy vật liệu thô ở 100oC trong 24h, ngâm vật liệu trong dung dịch HCl 3M trong 4h, thêm tiếp lượng La3+ gắn lên vật liệu là 2% ngâm trong 4h, trung hòa dung dịch bằng NaOH, thử pH 6-7, ngâm 24h rồi đem rửa sấy ở 100oC trong 24h. Ta tiến hành biến tính một lượng 200g vật liệu A3 để khảo sát các thí
nghiệm tiếp theo.
3.3. Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc vật liệu
3.3.1. Bề mặt vật liệu biến tính qua kính hiển vi điện tử qt SEM
Hình 3.9. Hình ảnh bề mặt vật liệu Laterit sau biến tính qua kính hiển vi điện tử quét SEM kính hiển vi điện tử quét SEM
Bề mặt vật liệu sau khi biến tính xốp hơn, diện tích bề mặt tăng lên, trên bề mặt có lớp màng được cho là của lantanhiđroxit và sắt hiđroxit
Đặng Thị Thu Hương 48 Khóa K23- Cao học Hóa Mơi trường
3.3.2. Kết quả xác định thành phần theo phương pháp EDX
Hình 3.10. Kết quả xác định thành phần theo phương pháp EDX
Hình 3.11. Phổ EDX của laterit thô