Co (mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g) Ce/qe lnCe Lnqe 9,5 8,9 0,03 297,57 2,19 -3,51 20,18 18,98 0,06 317,36 2,94 -2,82 52,41 49,85 0,13 388,83 3,91 -2,05 103,27 99,21 0,20 488,74 4,60 -1,59 156,54 151,41 0,26 590,5 5,02 -1,36 206,54 200,56 0,30 670,42 5,30 -1,2 305,88 298,40 0,37 798 5,70 -0,98 404,17 395,62 0,43 925,75 5,98 -0,85 506,73 496,05 0.53 928,6 6,21 -0,63
Hình 3. 2. Phương trình tuyến tính Langmuir mơ tả q trình hấp phụ PO43- của vật liệu Laterit thơ.
Hình 3. 3. Phương trình tuyến tính Freundlich mơ tả q trình hấp phụ PO43- của vật liệu Laterit thơ.
Từ phƣơng trình dạng tuyến tính của mơ hình Langmuir, ta tính đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu laterit thô đối với Photphat là:
Các hệ số của phƣơng trình Freundlich đối với vật liệu thô cũng xác định đƣợc là Kf = 0,0076 và 1/n=0,6901.
Với hệ số hồi quy R2 của hai phƣơng trình tuyến tính Langmuir và Freundlich thu đƣợc lần lƣợt là 0,952 và 0,9913 cho thấy mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich thích hợp hơn mơ hình Langmuir khi mơ tả q 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 tƣơng tác qua lại giữa các phân tử chất bị hấp phụ.
3.2. Kết quả nghiên cứu điều kiện biến tính nhằm nâng cao tải trọng hấp phụ
Photphat của Laterit thô
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Al-Mg ngâm tẩm
Để khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng Al-Mg ngâm tẩm tới khả năng hấp phụ Photphat chúng tôi tiến hành nhƣ sau:
Lấy mỗi loại vật liệu 1g lắc nhẹ trong 50ml dung dịch photphat 10ppm ở pH trung tính trong thời gian 120 phút, lọc và phân tích nồng độ Photphat còn lại trong dung dịch. Kết quả thu đƣợc nhƣ sau:
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Al- Mg ngâm tẩm tới khả năng hấp phụ PO43-
Vật liệu Co(ppm) Ce(ppm) q(mg/g) HT5% 20,4 10,184 0,511 HT10% 20,4 5,700 0,735 HT15% 20,4 1,637 0,938 HT20% 20,4 1,252 0,957
Hình 3. 4. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Al-Mg ngâm tẩm tới khả năng hấp phụ PO43- tới khả năng hấp phụ PO43-
Từ đồ thị ta thấy, với hàm lƣợng Al-Mg ngâm tẩm ứng với HT15%, và HT20% khả năng hấp phụ tốt ion PO43- là chênh lệch khơng đáng kể. Vì vậy các thí nghiệm tiếp theo ta sẽ lấy HT15% để tiến hành.
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung
Để khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ nung tới khả năng hấp phụ Photphat chúng tôi tiến hành nhƣ sau:
Lấy mỗi loại vật liệu 1g lắc nhẹ trong 50ml dung dịch photphat 10ppm ở pH 6-
7 trong thời gian 120 phút, để yên quan sát dung dịch, để lắng, lọc và phân tích nồng độ của Photphat còn lại trong dung dịch. Kết quả thu đƣợc nhƣ sau:
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung tới khả năng hấp phụ của vật liệu với PO43-
Vật liệu Co(ppm) Ce(ppm) Q(mg/g) HT(80oC) 20,35 10,184 0,509 HT(250oC) 20,35 4,372 0,799 HT(350oC) 20,35 1,808 0,927 HT(450oC) 20,35 1,423 0,947 HT(550oC) 20,35 3,603 0,838 HT(650oC) 20,35 4,842 0,776
Hình 3. 5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến khả năng hấp phụ PO43-
Từ hình trên có thể thấy rằng vật liệu HT15% 450 có tải trọng hấp phụ PO43- cao nhất. Điều này có thể là do ở nhiệt độ khoảng 80- 4500C, các tạp chất bám dính ở bề mặt vật liệu đƣợc làm sạch dẫn đến khả năng tiếp xúc giữa chất hấp phụ và bị hấp phụ tăng lên, nhƣng khi vật liệu đƣợc nung ở nhiệt độ cao hơn (đặc biệt là 550o C đến 6500) bị chuyển dạng thù hình làm giảm khả năng hấp phụ.
Vậy từ đây các nghiên cứu khác sẽ khảo sát với vật liệu HT15% nung ở nhiệt độ 450oC. Nhƣ vậy, điều kiện tối ƣu để biến tính Laterit là ngâm 20gam vật liệu thô trong 200ml dung dich Na2CO3 pha từ 5,593 gam Na2CO3 lắc nhẹ trong 2 giờ. Sau đó nhỏ từ từ 200 ml dung dịch hỗn hợp 2,832 gam AlCl3.6H2O và 7,141 gam MgCl2.6H2O, duy trì pH = 9-10, khấy ổn định. Tiếp đó là gia nhiệt ở 100oC trong 10 giờ. Hỗn hợp thu đƣợc đem lọc và rửa sạch Cl- rồi đem sấy 800C đến khơ. Lấy vật liệu sau khi sấy cho vào bình tam giác đổ thêm vào đó 100 ml dung dịch Na2CO3 pha từ 2,796 gam Na2CO3 khấy mạnh trong 2 giờ. Cuối cùng đem lọc rửa sạch Cl- sau cùng bằng nƣớc cất đƣợc vật liệu đem nung ở nhiệt độ 450oC. Ta tiến hành biến tính một lƣợng 100g vật liệu HT15%450 để khảo sát các thí nghiệm tiếp theo.
3.3. Xác định pH trung hịa điện của vật liệu Laterit biến tính