3.5. Đánh giá khả năng hấp phụ florua của vật liệu sau biến tính
3.5.3. Ảnh hưởng của các ion cạnh tranh đến quá trình hấp phụ
Qua kết quả khảo sát nồng độ F- có trong nước thải của nhà máy phân lân Văn Điển chúng tôi thấy ngoài nồng độ F- thì trong nước thải của nhà máy cũng có một hàm lượng lớn các ion khác như PO4
3-, SiO32-,...Do vậy để xem xét khả năng ứng dụng vật liệu, trong thực tế nước ô nhiễm F- thường chứa các ion khác có thể cạnh tranh với F- trong quá trình hấp phụ. Chúng tôi tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của một số anion đến khả năng hấp phụ F- của vật liệu laterit đã hoạt hóa là vật liệu có dung lượng hấp phụ. Các anion được lựa chọn khảo sát gồm: SiO3
2-, PO4
3-, Cl-, HCO3 -, NO3
-. a. Ảnh hưởng của photphat đối với quá trình hấp phụ florua
Lấy 1g vật liệu laterit biến tính ngâm trong 50 ml dung dịch khảo sát lắc trong 4h, đem ra phân tích lượng F- còn lại ta thu được bảng sau:
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của PO4
3- đến khả năng hấp phụ của vật liệu laterit biến tính C(P) (mg/l) C0 (mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g)
0 17,69 13,66 0,20
2 17,81 13,66 0,21
4 17,81 14,14 0,18
6 17,81 14,73 0,15
8 17,81 15,08 0,14
10 17,93 15,20 0,14
Từ kết quả trên bảng 3.13, đồ thị mô tả mối quan hệ giữa nồng độ ion ảnh hưởng và dung lượng hấp phụ thể hiện trong hình 3.16.
53 Hình 3.16. Đồ thị ảnh hưởng của PO4
3- đến khả năng hấp phụ của laterit biến tính Từ đồ thị ta nhận thấy ainon PO43-
ở nồng độ thấp ( <2mg/L) hầu như ảnh hưởng không đáng kể đến khả năng hấp phụ F- của vật liệu laterit hoạt hóa. Khi nồng độ ion là 10 mg/L thì dung lượng hấp phụ của vật liệu hoạt hóa đã giảm xuống rõ từ 0,21 còn 0,15.
% tải trọng hấp phụ giảm = [(0,21-0,14)/0,21].100 = 33,33 % Qua thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của ion PO4
3- đến khả năng hấp phụ của vật liệu hoạt hóa cho thấy trong khoảng nồng độ 4 mg/L đến 10 mg/L thì ion PO4
3- ảnh hưởng đáng kể đến khả năng hấp phụ F-. Nguyên nhân chính khiến khả năng hấp phụ của vật liệu giảm mạnh là do có sự hấp phụ cạnh tranh các ion PO4
3- với các ion F- tại tâm hoạt động trên bề mặt vật liệu khiến cho khả năng hấp phụ F- của vật liệu laterit hoạt hóa giảm mạnh.
b. Ảnh hưởng của Silicat đối với quá trình hấp phụ florua
Lấy 1g vật liệu laterit biến tính ngâm trong 50 ml dung dịch khảo sát lắc trong 4h, đem phân tích lượng F- còn lại ta thu được kết quả biểu diễn trên bảng 3.14 và hình 3.17.
Từ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tải trọng hấp phụ florua với nồng độ ion SiO32- ta nhận thấy anion SiO3
2- ở các nồng độ khảo sát (5-25 mg/l) ảnh hưởng đáng kể đến khả năng hấp phụ F- của vật liệu laterit hoạt hóa. Khi nồng độ ion SiO3
2- là 15 mg/L thì dung lượng hấp phụ của vật liệu hoạt hóa đã giảm xuống rõ rệt từ 0,22 mg/g xuống còn 0,09 mg/g, tức là giảm hơn một nửa.
54
% tải trọng hấp phụ giảm = [(0,22-0,09)/0,22].100 = 59,09 % Bảng 3.14. Ảnh hưởng của SiO3
2- đến khả năng hấp phụ của vật liệu laterit biến tính CSi032- (mg/l) C0(mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g)
0 10,34 5,96 0,22
5 10,23 6,20 0,20
10 10,11 6,91 0,16
15 10,11 7,86 0,11
20 10,11 8,09 0,10
25 10,46 8,57 0,09
Hình 3.17. Đồ thị ảnh hưởng của SiO3
2- đến khả năng hấp phụ của laterit biến tính Như vậy, có sự hấp phụ cạnh tranh các ion SiO3
2- với các ion F- tại tâm hoạt động trên bề mặt vật liệu khiến cho khả năng hấp phụ F- của vật liệu laterit hoạt hóa giảm mạnh.
c. Ảnh hưởng của ion nitrat đối với quá trình hấp phụ florua
Lấy 1g vật liệu laterit biến tính ngâm trong 50 ml dung dịch khảo sát lắc trong 4h, đem ra phân tích lượng F- còn lại ta thu được bảng sau:
55 Bảng 3.15. Ảnh hưởng của NO3
- đến khả năng hấp phụ của vật liệu laterit biến tính CNO3- (mg/l) C0(mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g)
0 5,38 1,37 0,2
10 5,38 1,48 0,19
20 5,38 1,56 0,19
40 5,38 1,52 0,19
60 5,38 1,64 0,19
80 5,38 0,56 0,19
Từ kết quả trên bảng 3.15, đồ thị mô tả mối quan hệ giữa nồng độ ion ảnh hưởng và dung lượng hấp phụ thể hiện trong hình 3.18.
Hình 3.18. Đồ thị ảnh hưởng của NO3
- đến khả năng hấp phụ của vật liệu laterit biến tính Qua thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của ion NO3
- đến khả năng hấp phụ của vật liệu hoạt hóa cho thấy trong khoảng nồng độ từ 10 mg/L đến 80 mg/L thì ion NO3-
hầu như không ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ F- của vật liệu.
56 d. Ảnh hưởng của ion clorua đối với vật liệu laterit hoạt hóa
Lấy 1g vật liệu laterit biến tính ngâm trong 50 ml dung dịch khảo sát lắc trong 4h, đem ra phân tích lượng F- còn lại ta thu được bảng sau:
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của Cl- đến khả năng hấp phụ của vật liệu laterit biến tính CCl
- (mg/l) C0(mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g)
0 5,38 0,38 0,25
100 5,38 0,46 0,25
200 5,38 0,34 0,25
300 5,38 0,25 0,24
400 5,38 0,2 0,2
500 5,38 0,18 0,19
Từ kết quả trên bảng 3.16, đồ thị mô tả mối quan hệ giữa nồng độ ion ảnh hưởng và dung lượng hấp phụ thể hiện trong hình 3.19.
Hình 3.19. Đồ thị ảnh hưởng của Cl- đến khả năng hấp phụ của vật liệu laterit biến tính Qua thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của ion Cl- đến khả năng hấp phụ của vật liệu hoạt hóa cho thấy trong khoảng nồng độ từ 100 mg/L đến 300 mg/L thì ion Cl- hầu như không ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ F- của vật liệu, nhưng ở nồng độ cao hơn
57 400 mg/L đến 500 mg/L ion Cl- có ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ (tải trọng cực đại giảm từ 0,24 xuống còn 0,19 mg/g).
% tải trọng hấp phụ giảm = [(0,24-0,19)/0,24].100 = 20,83 %
Như vậy, khi Cl- ở nồng độ cao có sự hấp phụ cạnh tranh các ion Cl- với các ion F- tại tâm hoạt động trên bề mặt vật liệu khiến cho khả năng hấp phụ F- của vật liệu giảm.
e. Ảnh hưởng của ion bicacbonat đối với quá trình hấp phụ florua
Lấy 1g vật liệu laterit sau biến tính ngâm trong 50 ml dung dịch khảo sát lắc trong 4h, đem ra phân tích lượng F- còn lại ta thu được kết quả biểu diễn trên bảng 3.17 và hình 3.20.
Kết quả cho thấy anion HCO3
- ở các nồng độ khảo sát (100-500 mg/L) ảnh hưởng đáng kể đến khả năng hấp phụ F- của vật liệu laterit hoạt hóa ngay khi nồng độ bicacbonat là 100 mg/L. Khi nồng độ ion HCO3
- là 500 mg/L thì dung lượng hấp phụ florua của laterit biến tính đã giảm xuống rõ từ 0,2 xuống còn 0,14 mg/g.
% tải trọng hấp phụ giảm = [(0,2-0,14)/0,2].100 = 30 % Như vậy, có sự hấp phụ cạnh tranh các ion HCO3
- với các ion F- tại tâm hoạt động trên bề mặt vật liệu khiến cho khả năng hấp phụ F- giảm.
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của HCO3
- đến khả năng hấp phụ của vật liệu laterit biến tính CHCO3
- (mg/l) C0(mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g)
0 5,38 1,37 0,2
100 5,38 1,71 0,18
200 5,38 2,13 0,16
300 5,38 2,21 0,16
400 5,38 2,55 0,14
500 5,38 2,59 0,14
58 0
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
0 200 400 600
q(mg/g)
C(mg/L) Hình 3.20. Đồ thị ảnh hưởng của HCO3
- đến khả năng hấp phụ của laterit biến tính Từ kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các anion PO4
3-, SiO3
2-,NO3
-, Cl-, HCO3 -
đến quá trình hấp phụ F- của vật liệu laterit biến tính cho thấy các ion NO3
- hầu như không ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ F- trong khoảng nồng độ khảo sát từ 10 đến 80 mg/L.
ion PO43- ở nồng độ > 4 mg/L, SiO3
2- > 5 mg/L,Cl- > 300 mg/L, HCO3- > 100 mg/L bắt đầu gây ảnh hưởng bất lợi đến quá trình hấp phụ F-. Dung lượng hấp phụ florua của vật liệu laterit biến tính khi có mặt 10 mg PO4
3-/L, 25 mg SiO3
2-/L, 500 mg Cl-/L và 500 mg HCO3
-/L lần lượt giảm 33%, 59%, 20% và 30%.
59