2.6. Các phương pháp đánh giá khả năng hấp phụ
2.6.3. Xây dựng mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Frendlich
2.6.3.2. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich
Đây là một phương trình thực nghiệm có thể sử dụng để mô tả nhiều hệ hấp phụ hoá học hay vật lý.
Với giả thiết bề mặt hấp phụ không hoàn toàn đồng nhất.
Sự hấp phụ trên trung tâm hoạt động tỉ lệ với hàm số mũ của nồng độ đƣợc biểu diễn bằng phương trình:
qe = Kf Ce1/n Trong đó:
qe, C là dung lƣợng hấp phụ và nồng độ dung dịch tại thời điểm cân bằng.
Kf: là hằng số phụ thuộc vào to, diện tích bề mặt và các yếu tố khác.
n: là hằng số chỉ sự phụ thuộc vào to và luôn >1.
Kf, n đƣợc xác định bằng thực nghiệm.
Đồ thị biểu diễn phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich có dạng:
)
. max
1 q b
max /
1 q tg
Ce
Ce/qe
Hoàng Tuấn Nam - 38 - Cao Học K24 - Hóa Môi Trường Hình 7: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich
Phương trình Freundlich phản ánh khá sát số liệu thực nghiệm cho vùng ban đầu và vùng giữa của đường hấp phụ đẳng nhiệt, tức là ở vùng nồng độ thấp của chất bị hấp phụ. Để xác định các hằng số trong phương trình Freundlich ta chuyển phương trình hàm mũ về dạng phương trình đường thẳng: ln qe = ln kf + (1/n) ln Ce
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnqe vào lnCe có dạng nhƣ hình sau:
Hình 8: Đồ thị dạng tuyến tính của phương trình Freundlich
Dựa vào đồ thị ta xác định đƣợc các giá trị Kf và n.
qe
Ce
kf ln
n tg 1/
lnCe
lnqe
Hoàng Tuấn Nam - 39 - Cao Học K24 - Hóa Môi Trường Cách tiến hành thực nghiệm:
Lấy 1 g vật liệu cho vào thể tích 50ml các dung dịch F- có nồng độ ban đầu lần lƣợt là: 5, 10, 20, 40, 60, 80, 100 mg/L. Lắc đến khi đạt cân bằng hấp phụ thì dừng.
Đem lọc qua giấy lọc băng xanh và xác định nồng độ F- trong dịch lọc bằng phương pháp SPADNS.
Sau đó xây dựng 2 mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich. Để xác định mô hình nào mô tả tốt hơn quá trình hấp phụ, ta xét giá trị hệ số tương quan R2 của đường tuyến tính. Hệ số R2 càng gần 1 thì mô hình tương ứng phù hợp hơn.
Xác định tải trọng hấp phụ cực đại được tính từ phương trình đẳng nhiệt Langmuir dạng tuyến tính:
Xác định các hằng số Kf và 1/n từ phương trình Freundlich dạng tuyến tính:
ln qe = ln kf + (1/n) ln Ce
Từ đó so sánh khả năng hấp phụ của các loại vật liệu đã chế tạo. Xác định vật liệu có khả năng loại F- hiệu quả nhất để đƣa vào các nghiên cứu một cách triệt để hơn.
2.6.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Florua
Khảo sát ảnh hưởng của pH tới quá trình hấp phụ F - với nồng độ đầu là 5ppm ở các giá trị pH 4, 5, 6, 7, 8, 9 dùng NaOH 0,1M và HCl 0,1M để điều chỉnh. Cân 1g vâ ̣t liê ̣u, lắc với 50mL dung di ̣ch F- 5ppm ở các giá tri ̣ pH 4, 5, 6, 7, 8, 9 trong 2h, sau đó đem phân tích la ̣i nồng đô ̣ F- còn lại trong dung dịch để thấy được ảnh hưởng của pH.
2.6.5. Khảo sát ảnh hưởng của ion cạnh tranh đến quá trình hấp phụ Florua Trong nướ c tự nhiên , các ion PO43-, HCO3- cùng có mặt với F- vớ i các nồng đô ̣ khác nhau có thể cạnh tranh với F - khi được loa ̣i bỏ bởi chất hấp phu ̣ . Mức đô ̣ ca ̣nh tranh phu ̣ thuô ̣c vào mối quan hê ̣ giƣ̃a ái lƣ̣c của chất hấp phu ̣ và nồng đô ̣ của chúng .
- Ảnh hưởng của ion PO43-: Từ dung dịch PO 43- 100ppm (pha ra các nồng đô ̣ 5ppm; 10ppm; 20ppm; 30ppm; 40ppm; 50ppm) và F- 100ppm (pha dung dịch F-
e e
e C
q bq q C
max max
1 1
Hoàng Tuấn Nam - 40 - Cao Học K24 - Hóa Môi Trường 5ppm). Sử dụng bình định mức 100mL.
- Ảnh hưởng của ion HCO3-: từ dung di ̣ch HCO3- 1000ppm (pha ra các nồng đô ̣ 50ppm; 100ppm; 200ppm; 300ppm; 400ppm; 500ppm), và F- 100ppm (pha dung dịch F- 5ppm). Sử dụng bình định mức 100mL.
2.6.6. Khảo sát khả năng giải hấp của vật liệu sau hấp phụ
Lấy 1g vật liệu lắc với 50ml dung dịch F- 5ppm trong 2h. Sử dụng dung dịch NaOH 0,01M; 0,05M; 0,1M; 0,5M; lắc với 1g vật liệu đã hấp phụ F- để giải hấp lượng F- hấp phụ trên vật liệu. Sau đó được rửa bằng nước cất về pH trung tính.
Sau đó xác định lƣợng F- còn lại.
Công thức tính hiệu suất:
H% = Q (vật liệu tái sinh )
Q (vật liệu gốc ) x 100%