CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
3.2. Ứng dụng hấp phụ nước thải dệt nhuộm
3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ
Để khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến hiệu suất xử lý màu và COD của vật liệu TSH rơm rạ và TSH rơm rạ/Fe3O4/ZnO được tiến hành trong quy mô, điều kiện phòng thí nghiệm với nước thải dệt nhuộm được lấy từ các cơ sở sản xuất dệt nhuộm (như mô tả ở chương 2). Khối lượng vật liệu hấp phụ là 0,05g các loại than trên cho vào từng bình định mức 50 ml, sau đó lấy 25 ml nước thải dệt nhuộm và chỉnh pH = 8 tối ưu đã xác định được ở phần 3.2.2. Sau đó đặt trên máy lắc và lắc với thời gian 15, 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240 phút. Sau thời gian lắc kết thúc thì lập tức lấy bình tam giác chứa mẫu ra lọc. Sau đó giữ lại phần dung dịch sau hấp phụ đi đo COD và độ màu ở bước sóng 326nm và tính toán chuyển sang độ màu Pt-Co dựa vào đường chuẩn đã xây dựng. Kết quả của thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.8.
52
Hình 3.8. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ
Kết quả hình 3.8a cho thấy dung lượng hấp phụ của hai loại vật liệu là tương đối giống nhau. Trong thời gian khoảng 30 phút đầu hấp phụ thì dung lượng hấp phụ của hai loại vật liệu đều tăng đáng kể, trong những phút tiếp theo từ phút 30 đến phút 120 tốc độ tăng chậm hơn nhưng vẫn ở mức cao.
Tuy nhiên tiếp tục tăng đến phút 150 cho tới phút thứ 240 thì dung lượng hấp phụ gần như không có sự thay đổi đáng kể. Xu hướng này có thể giải thích đó là trên bề mặt của than sinh học có cấu trúc dạng cacbon vô định hình vì vậy có rất nhiều các lỗ rỗng trên bề mặt vật liệu. Vì thế, trong khoảng thời gian 30 phút đầu thì diện tích lỗ rỗng này là rất lớn dẫn đến các phân tử màu và chất hữu cơ nhanh chóng lấp đầy các lỗ rỗng dẫn đến dung lượng hấp phụ sẽ tăng nhanh và sau thời gian đó thì tăng chậm hơn. Sau khoảng thời gian 120 phút trở lên diện tích các khoảng hổng trên bề mặt bị thu hẹp lại và các vị trí được
53
bão hoà ở phút 150 dẫn đến dung lượng hấp phụ sẽ tăng chậm. Có thể thấy dung lượng hấp phụ của than sinh học rơm rạ và TSH rơm rạ/Fe3O4/ZnO đạt cao nhất lần lượt là 100,35 và 138,45mg/g. Như vậy, TSH rơm rạ/Fe3O4/ZnO có dung lượng hấp phụ cao hơn so với TSH rơm rạ ban đầu khoảng 38 mg/g.
Sự khác biệt này có thể giải thích là đối với vật liệu TSH rơm rạ/Fe3O4/ZnO ngoài các khoảng hổng do cấu trúc bề mặt của than sinh học rơm rạ thì vật liệu này còn có sự góp mặt của chất hoạt động bề mặt mạnh đó là nano composite Fe3O4/ZnO [41].Vì thế, khả năng hấp phụ của vật liệu TSH rơm rạ/Fe3O4/ZnO cao hơn đáng kể so với TSH rơm rạ ban đầu.
Hình 3.8b và 3.8c thể hiện kết quả hiệu suất xử lý COD và màu của hai vật liệu là TSH rơm rạ và TSH rơm rạ/Fe3O4/ZnO đối với nước thải dệt nhuộm. Kết quả cho thấy hiệu suất xử lý màu và COD của cả hai loại vật liệu đều tăng dần khi thời gian tăng từ 0 đến 150 phút. Sau thời gian 30 - 60 phút đầu hiệu suất xử lý màu và COD có xu hướng tăng nhanh với vật liệu TSH rơm rạ lần lượt COD là 5,38% lên 10,37% và màu là 16,01% lên 25,19%. Đối với vật liệu là TSH rơm rạ/Fe3O4/ZnO có hiệu suất xử lý cao hơn COD là 15,73% lên 23,73% và màu là 21,73% lên 25,19%. Có thể thấy trong khoảng thời gian 60 phút đầu hiệu suất xử lý của vật liệu TSH rơm rạ/Fe3O4/ZnO cao gấp 2 lần so với hiệu suất xử lý của vật liệu TSH rơm rạ.
Trong những phút tiếp theo thì hiệu suất xử lý COD và màu của cả 2 loại vật liệu tiếp tục tăng lần lượt là 90 phút (TSH rơm rạ là 19,24%; 32,06% và TSH rơm rạ/Fe3O4/ZnO là 33,97%; 42,85%), sau 120 phút (TSH rơm rạ là 27,2%; 38,68% và TSH rơm rạ/Fe3O4/ZnO là 41,1%; 52,81%), và sau thời gian 150 phút thì hiệu xuất xử lý COD và màu nước thải dệt nhuộm của hai vật liệu trên đạt hiệu suất cao nhất (TSH rơm rạ là 36,33%; 40% và TSH rơm rạ/Fe3O4/ZnO là 50,12%; 54,73%). Khi tăng thời gian hấp phụ lên 180 phút và 240 phút thì hiệu suất xử lý của cả hai loại vật liệu gần như không tăng thêm.