3.1. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU CPB
3.1.3. Đánh giá sơ bộ khả năng hấp phụ của các mẫu vật liệu CPB tổng hợp
Bảng 3.1. Hiệu quả hấp phụ amoni của các vật liệu đã tổng hợp
Mẫu Lượng chất rắn (g/l)
Co
(NH4+-N) (mg/l)
Cc (NH4+-N)
(mg/l)
Hiệu quả (%)
B0 1,5 25 6.47 74.12
B5 1,5 25 5.93 76.26
B10 1,5 25 4.42 82.33
B20 1,5 25 7.01 71.97
B30 1,5 25 7.44 70.26
A/C3 1.5 25 4.42 82.33
A/C5 1.5 25 5.15 79.40
A/C6 1.5 25 4.47 82.11
55
A/C7 1,5 25 4.42 82.33
M0 1,5 25 8.62 65.53
M1 1,5 25 7.63 69.48
M2 1,5 25 9.86 60.55
M3 1,5 25 4.42 82.33
T2 1,5 25 7.27 70.91
T4 1,5 25 4.42 82.33
T6 1,5 25 5.13 79.47
T50 1,5 25 11.29 54.83
T80 1,5 25 4.42 82.33
T100 1,5 25 6.39 74.46
* Ảnh hưởng của hàm lượng bentonit đến khả năng hấp phụ amoni
Từ kết quả trong bảng 3.1, ảnh hưởng của hàm lượng bentonit đến khả năng hấp phụ amoni được biểu thị trên hình 3.13.
Hình 3.13. Ảnh hưởng của hàm lượng bentonit đến hiệu quả hấp phụ amoni Hình 3.13 cho thấy hàm lượng bentonit ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu. Trong điều kiện hấp phụ đã được trình bày trong
56
phần 2.3.5, khi tăng hàm lượng bentonit trong vật liệu từ 0 đến 10%, hiệu quả amoni tăng dần, và cao nhất khi hàm lượng bentonit là 10%, hấp phụ amoni đạt tới 82,33%. Tuy nhiên cũng với các điều kiện hấp phụ tương tự, hiệu quả hấp phụ amoni lại giảm dần với mẫu có hàm lượng bentonit là 20% đến 30%. Điều này hoàn toàn phù hợp với các kết quả đo SEM và hồng ngoại.
Việc đưa bentonit vào thành phần vật liệu dẫn đến tăng cường khả năng hấp phụ, thúc đẩy quá trình hình thành liên kết ngang tăng độ bền cấu trúc hydrogel và làm giảm độ trương nở của vật liệu. Khi hàm lượng bentonit quá thấp, tác dụng làm bền cấu trúc của bentonit chưa thể hiện rõ, nên kết quả hấp phụ amoni chưa tốt. Nhưng khi hàm lượng bentonit quá cao, đến 20%, 30%, phản ứng xảy ra giữa các polyme và nhóm –OH trên bề mặt của bentonit làm tăng cường mật độ liên kết ngang dẫn đến giảm độ trương nở và khả năng hấp phụ amoni của vật liệu. Thêm vào đó một lượng bentonit dư sẽ không tham gia vào các phản ứng ghép mà lấp đầy các lỗ xốp trên bề mặt vật liệu, do vậy làm giảm khả năng hấp thụ nước và hấp phụ amoni của vật liệu [49]. Kết quả hấp phụ amoni kết hợp với nghiên cứu đặc trưng vật liệu bằng phổ FTIR và ảnh SEM cho thấy hàm lượng bentonit cho vật liệu có khả năng hấp phụ tốt nhất là 10% bentonit.
* Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng AA/CTS đến khả năng hấp phụ amoni:
Việc thay đối các tỷ lệ AA/CTS dường như không ảnh hưởng quá nhiều đến hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu. Kết quả này cũng phù hợp với các minh chứng trong phổ hồng ngoại và hình ảnh SEM. Hiệu quả hấp phụ ở các mẫu xấp xỉ nhau và tương đối cao. Tuy nhiên, với cùng một điều kiện thí nghiệm vật liệu với tỷ lệ AA/CTS=7 vẫn đạt hiệu quả hấp phụ amoni cao nhất là 82,33%.
* Ảnh hưởng của hàm lượng MBA đến khả năng hấp phụ amoni:
Kết quả đo hấp phụ các mẫu có hàm lượng MBA khác nhau cho thấy mẫu M3 với 3% MBA đạt được hiệu quả hấp phụ amoni cao nhất là 82,33%.
* Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến khả năng hấp phụ amoni: Với mẫu có thời gian phản ứng là 2h, hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu chỉ đạt 70.91% do quá trình trùng hợp vẫn chưa xảy ra hoàn toàn vật liệu chưa hình
57
thành mạng lưới hydrogel hoàn hảo. Với mẫu 4h, 6h hiệu quả hấp phụ amoni tăng lên 82,33% và 79,74%.
* Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến khả năng hấp phụ amoni:
Cũng tương tự như khi phản ứng trùng hợp diễn ra chưa đủ thời gian, ở nhiệt độ 500C, khi mà quá trình trùng hợp vẫn chưa xảy ra hoàn toàn, vật liệu chưa hình thành mạng lưới hydrogel hoàn hảo hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu rất thấp 54,83%. Với nhiệt độ phản ứng tổng hợp vật liệu là 800C thì hiệu quả hấp phụ amoni đạt cao nhất 88,33%. Vật liệu tạo thành ở 1000C, lại cho hiệu quả hấp phụ giảm xuống 74,46%. Theo một số tài liệu cho rằng, nhiệt độ phản ứng càng tăng thì tốc độ trùng hợp tăng, mật độ liên kết ngang tăng lên [55]. Kết quả là khả năng trương nở cũng như hấp phụ amoni tỉ lệ nghịch với mật độ liên kết ngang nên sẽ bị giảm đi.
Kết luận phần 3.1 đến 3.3:
Với các kết quả đặc trưng vật liệu bằng FTIR, SEM và TGA và kết quả xác định sơ bộ hiệu quả hấp phụ amoni của các vật liệu CPB tổng hợp được, vật liệu CPB được lựa chọn để nghiên cứu hấp phụ amoni có hàm lượng bentonit là 10%, tỷ lệ AA/CTS = 7, hàm lượng MBA = 3% , được tổng hợp trong thời gian phản ứng là 4h và nhiệt độ phản ứng là 800C.
Vật liệu CPB được sử dụng trong các nghiên cứu tiếp theo dưới đây là vật liệu được tổng hợp trong các điều kiện thích hợp như đã tìm được ở trên.
Vật liệu này được lựa chọn làm để đo đạc độ trương nở, pHPZC và nghiên cứu khảo sát hành vi hấp phụ amoni.