Methylene Blue là hợp ch t thơm dị vòng, đƣợc tổng hợp cách đây hơn 120 n m. Đây là hợp ch t có màu xanh đậm, ổn định ở nhiệt độ phịng, một trong những ch t màu khá phổ iến, dùng trong ngành chế iến gỗ, dệt nhuộm,.. [33].
11
Vậy nên để loại ỏ ch t màu trong nƣớc thải cần đầu tƣ nghiên cứu nhiều phƣơng pháp nhƣ vật lý, hóa học và sinh học. Trong đó, phƣơng pháp h p phụ là khả thi hơn cả vì tính hiệu quả cao, kinh tế và đơn giản trong quá trình thiết kế/vận hành. Các ch t h p phụ thơng thƣờng nhƣ than hoạt tính, cellulose phế thải,… từ lâu đã đƣợc nghiên cứu nhiều trong xử lý ch t màu. Thời gian gần đây, một vài nghiên cứu cho th y vật liệu MOFs cũng có nhiều tiềm n ng trong xử lý ch t màu MB nhƣ MOF-235 [34].
1.5 Hấp phụ và giải hấp phụ
1.5.1 Khái niệm
*H p phụ và giải h p phụ
H p phụ là sự tích lũy ch t trên ề mặt phân cách các pha (khí – rắn, lỏng – rắn, khí – lỏng, lỏng – lỏng).
Ch t có ề mặt, trên đó xảy ra sự h p phụ đƣợc gọi là ch t h p phụ; cịn ch t đƣợc tích lũy trên ề mặt ch t h p phụ gọi là ch t ị h p phụ. Quá trình ngƣợc lại của h p phụ gọi là quá trình giải h p phụ hay nhả h p phụ.
*Dung lƣợng h p phụ cân bằng
Dung lƣợng h p phụ cân ằng là khối lƣợng ch t ị h p phụ trên một đơn vị khối lƣợng ch t h p phụ ở trạng thái cân ằng trong điều kiện xác định về nhiệt độ.
(1-1) Trong đó:
q: Dung lƣợng h p phụ cân bằng (mg/g); V: Thể tích dung dịch ch t bị h p phụ (L); m: Khối lƣợng ch t h p phụ (g);
Co: Nồng độ của ch t bị h p phụ tại thời điểm an đầu (ppm); Ccb: Nồng độ của ch t bị h p phụ tại thời điểm cân bằng (ppm).
12 *Hiệu su t h p phụ
Hiệu su t h p phụ là tỉ số giữa nồng độ dung dịch ị h p phụ và nồng độ dung dịch an đầu.
(1-2)
1.5.2 Các loại hấp phụ
Bản ch t của hiện tƣợng h p phụ là sự tƣơng tác giữa các phân tử ch t h p phụ và ch t ị h p phụ. Tùy theo ản ch t của lực tƣơng tác mà ngƣời ta phân iệt hai loại h p phụ là h p phụ vật lý và h p phụ hóa học.
1.5.2.1 Hấp phụ vật lý
Các phân tử ch t ị h p phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân tử, ion,….) ở ề mặt phân chia pha ởi lực liên kết Van Der Walls yếu. Đó là tổng hợp của nhiều loại lực hút khác nhau: t nh điện, tán xạ, cảm ứng và lực định hƣớng. Lực liên kết này yếu nên dễ ị phá vỡ.
Trong h p phụ vật lý, các phân tử của ch t ị h p phụ và ch t h p phụ khơng tạo thành hợp ch t hóa học (khơng hình thành các liên kết hóa học) mà ch t ị h p phụ chỉ ị ngƣng tụ trên ề mặt phân chia pha và ị giữ lại trên ề mặt ch t h p phụ.
1.5.2.2 Hấp phụ hóa học
H p phụ hóa học xảy ra khi các phân tử ch t h p phụ tạo liên kết hóa học với các phân tử ch t ị h p phụ. Lực h p phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học thơng thƣờng (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí,…). Lực liên kết này mạnh nên khó ị phá vỡ. Nhiệt h p phụ hóa học lớn, có thể đạt tới giá trị 800 kJ/mol.
1.5.3 Động học hấp phụ
*Quá trình động học h p phụ xảy ra theo một loạt các giai đoạn kế tiếp nhau:
- Các ch t bị h p phụ chuyển động đến bề mặt ch t h p phụ - Giai đoạn khuếch tán trong dung dịch;
13
- Phân tử ch t bị h p phụ chuyển động đến bề mặt ngoài của ch t h p phụ chứa các hệ mao quản - Giai đoạn khuếch tán màng;
- Ch t bị h p phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của ch t h p phụ - Giai đoạn khuếch tán vào trong mao quản;
- Các phân tử ch t bị h p phụ đƣợc gắn vào bề mặt ch t h p phụ - Giai đoạn h p phụ thực sự.
Trong t t cả các giai đoạn đó, giai đoạn nào có tốc độ chậm nh t sẽ quyết định hay khống chế chủ yếu tồn ộ q trình h p phụ.
*Dạng đƣờng cong h p phụ
Hình 1.7 iểu diễn các loại đƣờng đẳng nhiệt h p phụ - khử h p phụ nhƣ sau: