Thí nghiệm 1: Đường chuẩn thuốc nhuộm ở λ= 575 nm.
Bảng 2.1. Đường chuẩn thuốc nhuộm
C (mg/L) 0 5 10 15 20 25
A 0 0.007 0.011 0.024 0.047 0.052
0.06 0.05
0.04 0.03
Độ hấp thu 0.02
0.01 0
8 6 4 2 0
y = 167.55x + 1.0625 R² = 0.9407 12
10
Biểu đồ 2.1 Mối quan hệ giữ nồng độ chất ô nhiễm và độ hấp thu Thí nghiệm 2: Quá trình hấp thụ theo mẻ
Bảng 2.2 Kết quả nồng độ sau xử lí của các khối lượng than khác nhau theo thời gian
Cốc 1 2 3 4
Thời gian Khối lượng than
(g) 0.2 0.4 0.6 1
Độ hấp thụ, A
0.03 0.037 0.035 0.032 5
0.035 0.034 0.032 0.03 10
0.028 0.032 0.025 0.025 15
0.016 0.026 0.02 0.017 30
0.015 0.011 0.012 0.01 60
0.017 0.015 0.012 0.011 90
0.02 0.017 0.01215 0.012 120
Kết quả chọn than và thời gian tối ưu: m = 1g , t = 60 phút
Nồng độ chất ô nhiễm
Hiệu suất xử lý của than
12 10 8
6 0.2
0.4
4 0.6
1 2
0
0 2 4 6 8 10
Tgian
Đồ thị 2.2. Hiệu suất hấp phụ của than hoạt tính dạng bột theo thời gian
Độ màu
y = 0.1579x + 0.3505 R² = 0.7581
10 8
6 Nồng độ hấp thụ q (mg/g)4 2
0 3.5
3 2.5
2 1.5
1 0.5
0
Nhận xét: Nồng độ đầu vào được xác định lại thực nghiệm cho thấy quá trình pha thuốc nhuộm đầu vào tốt. Điều này có thể do các nguyên nhân như chất lượng than không tốt, tốc độ khuấy trộn chưa tốt do máy jartest bị cũ, hay thao tác lọc không kĩ làm than đi vào nước lọc làm tăng độ màu đo được trên máy. Hoặc cũng có thể đến từ chất lượng thuốc nhuộm, nồng độ màu đầu vào quá cao, độ nhớt của dung dịch cao làm ảnh hưởng khả năng khuấy trộn của máy,…
Nồng độ thuốc nhuộm giảm dần rồi lại tăng là do hiện tượng nhả hấp của than, khi chúng hấp phụ nhiều và do tốc độ khuấy nên có hiện tượng thuốc màu rời pha rắn của than đi lại vào pha lỏng.
Kết quả thí nghiệm cho thấy khối lượng than tối ưu m=1g với thời gian tối ưu là t=60 phút. Chọn m=1g vì sự cách biệt giữa nồng độ cân bằng của trường hợp m=1g là lớn nhất. Điều này cho thấy m=1g xử lí tốt hơn hẳn ba trường hợp đó
0.6 0.55
0.5
0.45 0.4
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Log C
Đồ thị 2.3. Mối quan hệ giữa log C và log q
Nhận xét: Từ phương trình đường thẳng trên, ta suy ra được giá trị của K=2.2413 và giá trị n=0.1579. Hệ số R2 thấp cho thấy quá trình hấp phụ chưa tốt nhưng vẫn tuân theo phương trình Freundlich. Đưa số liệu vào phương trình Freundlich: Ccb=K.qn ta được đồ thị dưới đây.
Hình 2.3 Đồ thị quá trình hấp phụ theo phương trình Freundlich
Log q Nồng độ màu (mg/l)
y = 2.1266x -0.5378 R² = 0.6733
Nhận xét: Ta có thể thấy đồ thị có dạng đường cong lõm do n=0.1721 <1.
0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
0.25 0.27 0.29 0.31 0.33 0.35 0.37 0.39
1/C
Đồ thị 2.4. Mối quan hệ giữa C và tỷ số C/q
Nhận xét: Từ phương trình đường trên, chúng ta suy ra được qm= -1.8594(mg/g) và KL= -0.2529 (L/mg). Ở đây, hệ số R2 thấp nên quá trình hấp phụ không tuân theo phương trình Langmuir.
Thí nghiệm 3
Khối lượng than dùng cho thí nghiệm 3:
Q= 0.5L/h: 42.47g
Q=1L/h: 42.47g
Bảng 2.3. Kết quả nồng độ màu đầu ra theo thời gian
Thời gian (h) 0 0.5 1 1.5 2
Q=0.5L/h C (mg/L) 9.7751 4.0784 3.9109 3.9109 3.7433
Q=1L/h C (mg/L) 9.7751 5.2513 4.5811 4.0784 3.9109
1/q
0.5 l/h 1 l/h 12
10 8 6 4 2 0
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Thời gian
Đồ thị 2.5. Nồng độ màu đầu ra theo thời gian
Nhận xét: Đồ thị cho thấy, nồng độ màu đầu ra giảm dần rồi lại tăng. Thuốc nhuộm mới có độ màu khá cao, vượt quá xử lí của than, nên hiện tưởng nhả hấp xảy ra sớm.
Đây là hiện tượng thuốc nhuộm rời pha rắn của than đi lại vào pha lỏng do thời gian lưu lâu, do khả năng hấp phụ của than đạt bão hòa,…
Nồng độ màu đầu ra của trường hợp Q=0.5 L/h nhỏ hơn so với trường hợp Q=1L/h.
Với khối lượng than ít hơn, Q=0.5L/h vẫn xử lí tốt hơn Q=1L/h. Điều này là do thời gian lưu lâu hơn, than hấp phụ lâu hơn, xử lí tốt hơn. Nếu cho nhiều than vào cột hơn, khả năng hấp phụ của Q=0.5L/h có thể sẽ tăng, độ màu ra có nồng độ thấp hơn.
Nồng độ đầu ra thấp nhất của thí nghiệm 3 đạt được là 5.480 mg/L. Với thuộc nhuộm màu đậm hơn so với quá trình hấp phụ mẻ, quá trình hấp phụ dạng cột vẫn hiệu quả hơn. So với quá trình hấp phụ dạng mẻ cùng thuốc nhuộm, quá trình hấp phụ dạng
Độ màu
cột thể hiện hiệu quả xử lí cao hơn hẳn. Điều này do thời gian lưu lâu, khối lượng than nhiều
nên quá trình hấp phụ cũng diễn ra tốt hơn. Lượng nước xử lí của quá trình hấp phụ cột là nhiều hơn. Thực tế, người ta thường áp dụng hấp phụ dạng cột (dạng liên tục) để tiết kiệm khối lượng vật liệu, thời gian lưu, tăng thể tích nước xử lí.