3.3 Khảo sát khả năng hấp phụ phẩm màu của từng vật liệu
3.2.2 Khảo sát khả năng hấp phụ Methyl da cam
3.2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ Methyl da cam
Cân chính xác 1,0 gam than hoạt tính, than hoạt tính biến tính trong các dung dịch oxi hóa HNO3, H2O2 ( AC0, AC1, AC2) vào bình tam giác 250 ml chứa 100 ml dung dịch Methyl da cam có nồng độ 50 mg/l tại các pH khác nhau (2, 4, 6, 8,10) đem lắc trong thời gian 60 phút. Để lắng 20 phút, gạn bỏ than, điều chỉnh giá trị pH của dung dịch về 4. Đem đo độ hấp thụ quang, xác định nồng độ dung dịch của phẩm màu còn lại. Kết quả đƣợc thể hiện trong bảng 3.8 và hình 3.19:
Bảng 3.8 Ảnh hưởng pH tới khả năng hấp phụ metyl da cam
pH
Methyl da cam 2 4 6 8 10
AC0
ABS 0,651 0,766 0,736 0,877 0,895
CS (mg/l) 12,16 14,33 13,75 16,40 16,73 Tải trọng h/p 3,784 3,767 3,625 3,360 3,327
AC1
ABS 0,351 0,351 0,573 0,935 1,005
CS (mg/l) 3,28 3,28 5,35 8,74 9,38
Tải trọng h/p 4,672 4,672 4,465 4,126 4,062
AC2
ABS 0,449 0,483 0,517 0,622 0,688
CS (mg/l) 8,41 9,02 9,66 11,63 12,86 Tải trọng h/p 4,159 4,098 4,034 3,837 3,704
Hình 3.19 Sự phụ thuộc khả năng hấp phụ vào pH
Từ giá trị biểu diễn trên đồ thị chúng tôi nhận thấy rằng khả năng hấp phụ Methyl da cam giảm dần khi pH của dung dịch tăng lên. Đối với vật liệu AC0, AC1 hấp phụ Methyl da cam ổn định tại pH = 2 ÷ 4, lựa chọn pH = 4 là pH tối ƣu cho quá trình hấp phụ Methyl da cam với 2 vật liệu AC0, AC1. Vật liệu AC2 hấp thụ metyl đỏ tốt nhất tại pH = 2.
3.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đạt cân bằng hấp phụ
Cân chính xác 1,0 gam với mỗi loại vật liệu (AC0, AC1, AC2) vào bình tam giác 250 ml chứa 100 ml dung dịch Methyl da cam nồng độ 50 mg/l, điều chỉnh pH dung dịch về giá trị 4 đối với vật liệu AC0, AC1, pH= 2 đối với vật liệu AC2, đem lắc trong các thời gian khác nhau (15, 30, 60, 90, 120, 150 phút). Để lắng 20 phút, gạn bỏ than, điều chỉnh pH của dung dịch về 4. Đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch, xác định dung dịch nồng độ phẩm màu còn lại. Kết quả đƣợc thể hiện trong bảng 3.9 và hình 3.20:
Bảng 3.9 Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ tới khả năng hấp phụ Methyl da cam Thời gian
Methyl da cam 15p 30p 60p 90p 120p 150
AC0
ABS 0,65 0,534 0,659 0,627 0,621 0,657
CS (mg/l) 30,38 24,96 12,33 11,72 11,61 12,28 Tải trọng h/p 1,962 2,504 3,767 3,828 3,839 3,772
AC1
ABS 0,876 0,617 0,351 0,349 0,347 0,386
CS (mg/l) 24,57 17,32 3,28 3,26 3,24 3,61 Tải trọng h/p 2,543 3,268 4,672 4,674 4,676 4,639
AC2
ABS 0,618 0,437 0,899 0,885 0,897 0,921
CS (mg/l) 28,92 20,42 8,41 8,28 8,39 8,61 Tải trọng h/p 2,108 2,958 4,159 4,172 4,161 4,139
Hình 3.20 Sự phụ thuộc của khả năng hấp phụ vào thời gian cân bằng hấp phụ
Từ giá trị biểu diễn trên đồ thị chúng tôi nhận thấy rằng khi thời gian hấp phụ tăng lên thì hàm lƣợng Methyl da cam hấp phụ càng tăng và khi đạt đến cân bằng hấp phụ thì tải trọng hấp phụ không tăng nữa. Than hoạt tính AC0 đạt trạng thái cân bằng hấp phụ đối với Methyl da cam trong thời gian 90 phút. Hai vật liệu AC1, AC2 hấp thụ Methyl da cam nhanh đạt trạng thái cân bằng hấp phụ trong thời gian 60 phút.
3.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu
Cân chính xác 1,0 gam vật liệu AC0 vào bình tam giác 250 ml chứa 100 ml dung dịch Methyl da cam với các nồng độ ban đầu khác nhau (5, 10, 20, 30, 50, 70,100 mg/l) tại pH của dung dịch bằng 4 đem lắc trong thời gian 90 phút. Để lắng 20 phút, gạn bỏ than, điều chỉnh pH dung dịch về 4, đem đo độ hấp thụ quang.
Cân 1,0 gam than hoạt tính AC1 vào bình tam giác 250 ml chứa 100 ml dung dịch Methyl da cam với các nồng độ ban đầu khác nhau (5, 10, 20, 30, 50, 70,100 mg/l) tại pH của dung dịch bằng 4 đem lắc trong thời gian 90 phút. Để lắng 20 phút, gạn bỏ than, điều chỉnh pH dung dịch về 4, đem đo độ hấp thụ quang.
Cân 1,0 gam than hoạt tính AC2 vào bình tam giác 250 ml chứa 100 ml dung dịch Methyl da cam với các nồng độ ban đầu khác nhau (5, 10, 20, 30, 50, 70,100 mg/l) tại pH của dung dịch bằng 2 đem lắc trong thời gian 90 phút. Để lắng 20 phút, gạn bỏ than, điều chỉnh pH dung dịch về 4, đem đo độ hấp thụ quang.
Bảng 3.10 Ảnh hưởng của nồng độ metyl da cam ban đầu đến khả năng hấp phụ Nồng độ đầu
Methyl da cam 5 10 20 30 50 70 100
AC0
ABS 0,012 0,069 0,181 0,556 0,627 0,535 0,813 CS (mg/l) 0,12 0,64 1,70 5,20 11,72 25,01 38,0
Q (mg/g) 0,488 0,936 1,830 2,480 3,828 4,51 6,20 Cs/q 0,246 0,683 0,928 2,097 3,062 5,555 6,129
AC1 ABS 0,003 0,011 0,053 0,171 0,351 0,749 0,428
CS (mg/l) 0,03 0,10 0,51 1,60 3,28 7,02 11,98 Q (mg/g) 0,497 0,990 1,949 2,840 4,672 6,298 8,802 Cs/q 0,060 0,101 0,261 0,563 0,702 1,115 1,361
AC2
ABS 0,003 0,054 0,229 0,453 0,899 0,312 0,666 CS (mg/l) 0,03 0,50 2,14 4,23 8,41 14,56 31,12 Q (mg/g) 0,497 0,950 1,786 2,577 4,159 5,544 6,888 Cs/q 0,060 0,526 1,198 1,641 2,022 2,626 4,518
Từ kết quả trên bảng 3.10 chúng tôi dựng đồ thị theo phương trình Langmuir biến đổi (2-7). Đồ thị có dạng đường thẳng tuyến tính như trên hình 3.21, 3.22, 3.23. Từ đồ thị này xác định đƣợc tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu thông qua hệ số góc:
m
tg 1
Suy ra:
m tg
1
Hình 3.21 Sự phụ thuộc CS/q vào CS đối với metyl da cam của than hoạt tính AC0
Tải trọng hấp phụ cực đại của than hoạt tính đối với Methyl da cam là
g tg mg
q 6 . 32 /
158 . 0
1 1
max
Hình 3.22 Sự phụ thuộc CS/q vào CS đối với metyl da cam của vật liệu AC1 Tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu AC1 đối với Methyl da cam là
g tg mg
q 9.34 /
107 . 0
1 1
max
Hình 3.23 Sự phụ thuộc CS/q vào CS đối với metyl da cam của vật liệu AC2
Tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu AC2 đối với methyl da cam là g
tg mg
q 7.75 /
129 . 0
1 1
max