5 .Ý ng ha thực tiễn của đề tài
1.9 Phân loại và các khái niệm
Tùy theo bản ch t của lực tƣơng tác giữa ch t h p phụ và ch t bị h p phụ, ngƣời ta phân biệt h p phụ vật lý và h p phụ hóa học.
1.9.1 Hấp phụ vật lý
H p phụ vật lý hay h p phụ “Van der waals” xảy ra do tƣơng tác giữa ch t h p phụ và ch t bị h p phụ không lớn, các phần tử chủ yếu liên kết với nhau bởi những lực vật lý nhƣ lực t nh điện, lực tán xạ, cảm ứng và lực định hƣớng,…khơng có sự trao đổi electron giữa các phân tử. C u trúc điện tử của ch t bị h p phụ ít thay đổi, nhiệt h p phụ t a ra nh [43].
1.9.2 Hấp phụ hóa học
Trong h p phụ hóa học, các phân tử của ch t bị h p phụ liên kết với ch t h p phụ bởi các lực hóa học bền vững tạo thành những hợp ch t hóa học bề mặt mới. Sự h p phụ ơxi trên bề mặt kim loại là một ví dụ về h p phụ hóa học. H p phụ hóa học có hiệu ứng nhiệt lớn [43].
1.10 Dung lƣợng hấp phụ
Dung lƣợng h p phụ cân bằng là khối lƣợng ch t bị h p phụ trên một đơn vị khối lƣợng ch t h p phụ ở trạng thái cân bằng trong điều kiện xác định về nồng độ và nhiệt độ [44]. 0 e e C C Q V m (1.10)
19
Trong đó: Qe là dung lƣợng h p phụ cân bằng (mg/g), M là khối lƣợng ch t h p phụ (g). V là thể tích dung dịch bị h p phụ (l), C0 là nồng độ dung dịch đầu (mg/l), Ce là nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng h p phụ (mg/l)
1.11 Hiệu suất hấp phụ
Hiệu su t h p phụ là tỉ số giữa nồng độ dung dịch bị h p phụ và nồng độ dung dịch an đầu [44]. 0 e 0 C C H 100 C (1.11)
Trong đó H là hiệu su t h p phụ, C0 là nồng độ dung dịch đầu (mg/l), Ce là nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng h p phụ (mg/l)
1.12 Mơ hình động học hấp phụ
Đối với hệ h p phụ l ng – rắn, động học h p phụ xảy ra theo các giai đoạn kế tiếp nhau [45].
Ch t bị h p phụ chuyển động đến bề mặt ch t h p phụ. Đây là giai đoạn khuếch tán trong dung dịch.
Phần tử ch t bị h p phụ chuyển động tới bề mặt ngoài của ch t h p phụ chứa các hệ mao quản. Đây là 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. Đây là giai đoạn khuếch tán trong mao quản.
Các phần tử ch t bị h p phụ đƣợc gắn vào bề mặt ch t h p phụ. Đây là giai đoạn h p phụ thực sự.
Trong t t cả các giai đoạn đó, giai đoạn có tốc độ chậm sẽ quyết định hay khống chế chủ yếu quá trình động học h p phụ. Với hệ thống h p phụ trong mơi trƣờng nƣớc, q trình khuếch tán thƣờng chậm và đóng vai trị quyết định.
1.13 Phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt
Khi nhiệt độ không đổi, đƣờng biểu diễn q = fT (P hoặc C) đƣợc gọi là đƣờng h p phụ đẳng nhiệt. Đƣờng h p phụ đẳng nhiệt biểu diễn sự phụ thuộc của dung lƣợng
20
h p phụ tại một thời điểm vào nồng độ cân bằng hoặc áp su t của ch t bị h p phụ tại thời điểm đó ở một nhiệt độ xác định.
Đối với ch t h p phụ là ch t rắn, ch t bị h p phụ là ch t l ng, khí thì đƣờng h p phụ đẳng nhiệt đƣợc mơ tả qua các phƣơng trình nhƣ: phƣơng trình h p phụ đẳng nhiệt Henry, Freundlich, Langmuir... [46].
1.13.1 Đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir
Phƣơng trình đẳng nhiệt h p phụ Langmuir dạng tuyến tính cho sự h p phụ ch t tan trong dung dịch trên ch t h p phụ rắn có dạng:
e e
e 0 L 0
C 1 C
Q Q K Q (1.12) Trong đó Qe là dung lƣợng h p phụ lúc đạt trạng thái cân bằng (mg/g), Q0 là dung lƣợng h p phụ cực đại (mg/g), Ce là nồng độ ch t bị h p phụ lúc đạt trạng thái cân bằng (mg/l), KL là hằng số h p phụ Langmuir
Các hằng số Q0 và KL đƣợc xác định bằng phƣơng pháp hồi qui tuyến tính các số liệu thực nghiệm dựa vào đồ thị tƣơng quan giữa 1/Qe và 1/Ce.
1.13.2 Đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich
Mơ hình Freundlich là một phƣơng trình kinh nghiệm áp dụng cho sự h p phụ trên bề mặt khơng đồng nh t. Phƣơng trình đẳng nhiệt h p phụ Freundlich dạng tuyến tính:
logQe = 1/nlogCe + logKf (1.13) Trong đó Qe là dung lƣợng h p phụ lúc đạt trạng thái cân bằng (mg/g), Ce là nồng độ ch t bị h p phụ lúc đạt trạng thái cân bằng (mg/l), Kf là hằng số h p phụ Freundlich, n là hệ số dị thể.
Giá trị Kf và n có thể đƣợc tính theo giản đồ sự phụ thuộc giữa logQe và logCe bằng phƣơng pháp hồi qui tuyến tính từ các số liệu thực nghiệm.
21
THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CHƢƠNG 2
CỨU KHOA HỌC