3.3.1. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý amoni
Hiệu suất hấp phụ của VLHP nghiên cứu trong môi trường pH khác nhau, với liều lượng VLHP là 0.1g, Co = 20mg/l, khuấy trong 30 phút ở nhiệt độ phòng, tốc độ khuấy 120vòng/phút. Lọc bỏ bã rắn, tiến hành xác định nồng độ amoni còn lại. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý amoni
STT pH Nồng độ amoni ban
đầu C0 (mg/l)
Nồng độ amoni còn lại Cl (mg/l)
Hiệu suất hấp phụ H (%)
1 2 20 4.234 78.82
2 3 20 2.725 86.37
3 4 20 1.487 92.56
4 5 20 1.233 93.83
5 6 20 0.754 96.23
6 7 20 0.243 98.78
7 8 20 0.246 98.77
8 9 20 0.379 98.10
Hiệu suất hấp phụ % 120 100 80 60 40 20 0
0 2 4 6 8 10 pH
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý amoni Nhận xét: Từ hình 3.3 ta thấy hiệu suất hấp phụ amoni của VLHP tăng nhanh trong khoảng pH từ 2-7 (tăng từ 78.82- 98.78%) và dần ổn định trong khoảng pH từ 7-8, khi pH tiếp tục tăng thì hiệu suất hấp phụ lại có chiều hướng giảm nhẹ. Điều đó có thể giải thích như sau: Trong môi trường axit (pH<5), hầu hết amoni tồn tại ở dạng ion NH4+ , hiệu suất hấp phụ thấp là do có sự cạnh tranh của ion H+ và ion NH4+ trên bề mặt hấp phụ của vật liệu. Đối với giá trị pH > 5, khả năng cạnh tranh của các ion H+ dần biến mất, làm tăng cường khả năng liên kết của các ion NH4+ với bề mặt vật liệu hấp phụ. Sự giảm hiệu suất hấp phụ khi pH>8 do NH4+ bị chuyển sang dạng NH3 bay đi ảnh hưởng đến kết quả hấp phụ. [15].
Do đó pH=7 được chọn sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.
3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu suất xử lý amoni
Hiệu suất hấp phụ của VLHP nghiên cứu theo thời gian khuấy khác nhau với liều lượng VLHP là 0.1g, nồng độ amoni Co= 20mg/l, trong môi trường pH=7 với tốc độ khuấy là 120 vòng/phút. Lọc bỏ bã rắn,tiến hành xác định nồng độ amoni trong nước sau hấp phụ. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.4
Hiệu suất hấp phụ %
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu suất xử lý amoni STT Thời gian
(phút)
Nồng độ amoni ban đầu C0 (mg/l)
Nồng độ amoni còn lại Cl (mg/l)
Hiệu suất hấp phụ H (%)
1 10 20 2.030 89.84
2 20 20 1.693 91.53
3 30 20 1.373 93.13
4 40 20 1.264 93.67
5 50 20 1.241 93.79
6 60 20 1.282 93.58
94 93.5 93 92.5 92 91.5 91 90.5 90 89.5
0 10 20 30 40 50 60 70 thời gian khuấy (phút)
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ amoni
Nhận xét: Qua hình 3.4 cho thấy trong thời gian khuấy (thời gian vật liệu hấp phụ tiếp xúc với các phân tử amoni) từ 10-30 hiệu suất hấp phụ amoni của VLHP tăng khá nhanh từ 89.84- 93.13%, và dần ổn định trong khoảng thời gian từ 30-60 phút. Điều đó có thể giải thích như sau: Thời gian tiếp xúc giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ trong khoảng thời gian 10-30 phút chưa đủ để các trung tâm hoạt động bề mặt chất hấp phụ được “lấp đầy”
bởi NH4+ dẫn đến hiệu suất hấp phụ tăng. Đến khi thời gian kéo dài thì lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất hấp phụ càng nhiều, tốc độ di chuyển ngược
Hiệu suất hấp phụ %
lại vào trong nước càng lớn nên hiệu quả hấp phụ gần như không tăng và dần đạt đến trạng thái cân bằng. Vậy chọn thời gian khuấy là 30 phút để làm thí nghiệm tiếp theo.
3.3.3. Ảnh hưởng của liều lượng VLHP đến hiệu suất xử lý amoni
Hiệu suất hấp phụ của VLHP nghiên cứu theo liều lượng VLHP khác nhau, với nồng độ amoni Co=20mg/l, thời gian khuấy là 30 phút, trong môi trường pH=7, với tốc độ khuấy là 120vòng /phút. Lọc bỏ bã rắn rồi tiến hành xác định hàm lượng amoni còn lại trong dung dịch. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.5:
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của liều lượng VLHP đến hiệu suất xử lý amoni STT Khối lượng
than m (g)
Nồng độ amoni ban đầu C0 (mg/l)
Nồng độ amoni còn lại Cl (mg/l)
Hiệu suất H (%)
1 0.05 20 0.234 98.83
2 0.1 20 0.204 98.98
3 0.2 20 0.145 99.27
4 0.3 20 0.058 99.71
5 0.4 20 0.035 99.82
6 0.5 20 0.033 99.83
100 99.8 99.6 99.4 99.2 99 98.8 98.6
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 liều lượng VLHP (g)
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của liều lượng VLHP đến hiệu suất xử lý amoni
Nhận xét: Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất hấp phụ amoni tăng dần trong khoảng liều lượng VLHP là 0.1-0.3g (từ 98.83- 99.71%), và dần ổn định trong khoảng liều lượng VLHP là 0.3-0.5 g. Điều này có thể giải thích như sau: Vì càng nhiều VLHP thì bề mặt tiếp xúc của vật liệu sẽ càng lớn và lượng amoni bị hấp phụ trên bề mặt càng nhiều. Khi tăng lượng VLHP đến một hàm lượng nhất định, nồng độ kim loại đủ cao để hấp phụ vào bề mặt VLHP tối đa và đạt trạng thái bão hòa. Do đó em chọn giá trị liều lượng VLHP là 0,3g sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.
3.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ amoni đến hiệu suất xử lý amoni
Hiệu suất hấp phụ của VLHP nghiên cứu theo nồng độ amoni ban đầu khác nhau với liều lượng VLHP là 0.3g, thời gian khuấy là 30 phút, trong môi trường pH=7, tốc độ khuấy là 120 vòng/ phút. Lọc bỏ bã rắn, xác định nồng độ amoni còn lại trong mỗi bình. Kết quả thể hiện trong bảng 3.6.
Bảng 3.6 Ảnh hưởng của nồng độ amoni đến hiệu suất xử lý amoni STT Nồng độ dung dịch
ban đầu Co (mg/l)
Nồng độ amoni còn lại Cl (mg/l)
Hiệu suất H (%)
1 5 0.018 99.56
2 10 0.084 99.12
3 20 0.357 98.20
4 30 0.868 97.11
5 40 4.367 89.13
6 50 8.188 83.71
7 60 13.408 77.77
Hiệu suất hấp phụ %
cb
120 100 80 60 40 20 0
0 10 20 30 40 50 60 70 Nồng độ amoni (mg/l)
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ amoni đến hiệu suất xử lý amoni
Nhận xét: Dựa vào hình 3.6 có thể nhận thấy nồng độ càng cao thì khả năng hấp phụ amoni càng giảm. Ở nồng độ từ 5-10mg/l hiệu suất xử lý cao trên 99% và giảm dần khi tăng nồng độ từ 20-60mg/l (98.2- 77.77%). Điều này được giải thích là khi nồng độ amoni ban đầu còn thấp, các trung tâm hoạt động bề mặt của VLHP vẫn chưa được lấp đầy bởi các ion amoni. Tuy nhiên đến một thời điểm nào đó, khi các trung tâm trên đã được che phủ bởi amoni thì hiệu suất hấp phụ của vật liệu với amoni giảm nhanh. Bề mặt VLHP trở nên bão hòa dần bởi amoni.
Qua khảo sát, VLHP hấp phụ tốt nhất ở nồng độ amoni 5mg/l.