3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian
Sự phụ thuộc của nồng độ chất bị hấp phụ và hiệu suất của quá trình hấp phụ vào thời gian của các vật liệu: BC, PANi, PANi – BC được thể hiện trên hình 3.3.
18
15 BCPANi PANi- BC
12 9
60 60 120 180 240 300
t (phút)
60 50 40
30 BC
20 PANiPANi - BC
100 60 120 180 240 300
t (phút)
Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian đến nồng độ cân bằng của Cu2+ và hiệu suất của quá trình hấp phụ. Nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L, pH = 7
Thông qua hình 3.3 ta thấy khi thời gian hấp phụ tăng lên thì hiệu suất của quá trình hấp phụ tăng và nồng độ chất bị hấp phụ giảm dần. Trong thời gian từ 0 120 phút:
Đối với PANi – BC: hiệu suất hấp phụ tăng mạnh nhất, từ 20,45 60,55%, nồng độ giảm từ 15,11 8,89 mg/L.
Đối với PANi: hiệu suất hấp phụ tăng từ 17,33 11,1%, nồng độ giảm từ 16,12 9,22 mg/L.
Đối với BC: hiệu suất hấp phụ tăng từ 19,4 53,9%, nồng độ giảm từ 16,12 9,22 mg/L.
Trong khoảng thời gian từ 120 300 phút, hiệu suất hấp phụ tăng nhưng không đáng kể và nồng độ chất bị hấp phụ giảm nhưng không đáng kể.
BC PANi PANi - BC
q ( m g /g )
Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào thời gian được thể hiện trên hình 3.4.
0,25 0,20 0,15 0,10 0,05
0 60 120 180 240 300
t (phút)
Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ. Nồng độ ban đầu Co = 20 mg/L, pH = 7
Qua hình 3.4 ta thấy khả năng hấp phụ tăng dần khi thời gian hấp phụ tăng lên tương ứng và được thể hiện thông qua dung lượng hấp phụ.
Cụ thể, PANi có dung lượng hấp phụ là nhỏ nhất trong thời gian hấp phụ tương ứng là từ 0,0534 → 0,1782 mg/g, tiếp đến là bã chè có dung lượng hấp phụ cao hơn từ 0,0776 → 0,2101 mg/g và cao nhất là hợp chất PANi – BC có dung lượng hấp phụ từ 0,0978 → 0,2423mg/g.
Thời gian hấp phụ tăng lên trong khoảng thời gian từ 0 → 120 phút và thời gian từ 120 → 300 phút thì dung lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ có tăng nhưng thay đổi không đáng kể. Điều đó chứng tỏ quá trình hấp phụ Cu2+
bằng vật liệu composite đã đạt đến trạng thái cân bằng. Vậy thời gian đạt cân bằng hấp phụ của quá trình là t = 120 phút.
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu
Sự phụ thuộc của nồng độ chất bị hấp phụ và hiệu suất của quá trình hấp phụ vào nồng độ ban đầu của chất bị hấp phụ được thể hiện trên hình 3.5.
BC PANi PANi - BC
BC PANi PANi - BC
Ct (mg/L) q (m g/ g) H (%)
30 70 24 63
56
18 49
12 42 6 35
BC PANi PANi - BC
10 20 30 40 50
Co (mg/L)
10 20 30 40 50
Co (mg/L)
Hình 3.5. Ảnh hưởng nồng độ ban đầu của Cu2+ đến nồng độ của chất bị hấp phụ và hiệu suất của quá trình hấp phụ. Thời gian hấp phụ t = 120 phút, pH = 7
Qua hình ta thấy khi tăng nồng độ ban đầu thì nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ tăng và hiệu suất của quá trình hấp phụ giảm.Trong khoảng nồng độ ban đầu khảo sát, PANi – BC có hiệu suất giảm từ 59,8% → 50,18%, PANi có hiệu suất giảm từ 49,7% → 48,76%, BC có hiệu suất giảm từ 39,6%
→ 38,03%.
Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào nồng độ ban đầu của Cu2+
được thể hiện qua hình 3.6.
0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
0,0 10 20 30 40 50
Co (mg/L)
Hình 3.6. Ảnh hưởng nồng độ ban đầu của Cu2+đến dung lượng hấp phụ.
Thời gian hấp phụ t = 120 phút, pH = 7
Ct (mg/L) H ( % )
Từ kết quả khảo sát trên ta thấy: trong khoảng nồng độ được nghiên cứu khảo sát khi tăng nồng độ Cu2+ ban đầu thì dung lượng hấp phụ tăng lên nhưng hiệu suất hấp phụ của quá trình giảm xuống.
Ở nồng độ C0 = 20 mg/L thì hiệu suất hấp phụ của các vật liệu là cao nhất nên nồng độ ban đầu tối ưu là C0 = 20 mg/L.
3.2.3. Ảnh hưởng của pH
Sự phụ thuộc của nồng độ chất bị hấp phụ và hiệu suất của quá trình hấp phụ vào pH được thể hiện qua hình 3.7.
16 BC 7077
12 PANiPANi - BC 8
63
56 BC 4
0 3 4 5 6 7
pH
49 PANiPANi - BC 42
3 4 5 6 7
pH
Hình 3.7. Ảnh hưởng của pH đến nồng độ chất bị hấp phụ và hiệu suất của quá trình hấp phụ. Thời gian hấp phụ t = 120 phút,nồng độ ban đầu C0 = 20
mg/L
Qua hình ta thấy khi thay đổi pH của môi trường dung dịch hấp phụ: ở pH = 1 5, sự hấp phụ ion Cu2+ của các vật liệu tăng lên nhanh trong đó PANi – BC đạt hiệu suất hấp phụ H = 75,2% (ở pH = 5), thấp hơn là PANi có H = 74,1%, BC có H = 69,45%.
Khi pH = 5 7, khả năng hấp phụ của các vật liệu giảm dần. Hiệu suất của PANi – BC giảm nhanh từ 75,2 60,55%, hiệu suất của PANi giảm từ 74,1 44,5%, hiệu suất của BC giảm từ 69,45 53,9%.
Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào pH được thể hiện qua hình 3.8.
BC PANi PANi - BC
q (m g/ g)
0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05
3 4 5 6 7
pH
Hình 3.8. Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ. Thời gian hấp phụ t = 120 phút,nồng độ ban đầu C0 = 20 mg/L
Qua hình ta thấy pH càng tăng thì dung lượng hấp phụ càng giảm và hiệu suất hấp phụ giảm. Ở pH = 5: PANi – BC đạt Hmax = 75,2%, q = 0,298;
PANi đạt Hmax = 74,1%, q = 0,2864, BC đạt Hmax = 69,45%, q = 0,2778.
Do đó pH tối ưu cho quá trình hấp phụ là 5.
Qua quá trình nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố: nhiệt độ, nồng độ và pH thì rút ra kết luận sau: ở điều kiện t = 120 phút, nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu C0 = 20 mg/L, pH = 5 là phù hợp để thực hiện hấp phụ Cu2+ trên vật liệu PANi – BC.