Trong điều kiện thường, nguyên tử không thu cũng không phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ, lúc này các nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái hơi tự do, nếu chúng ta kích thích nó bằng 1 chùm tia sáng đơn sắc có năng lượng phù hợp có độ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố đó thì chúng sẽ hấp thụ các tia sáng đó và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử.
Trên cơ sở sự xuất hiện của phổ hấp thụ nguyên tử, chúng ta thấy phổ hấp thụ nguyên tử chỉ được sinh ra khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và ở mức năng lượng cơ bản. Vì vậy muốn thực hiện được phép đo phổ AAS cần phải thực hiện các công việc sau đây:
Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn, dung dịch) thành trạng thái hơi. Đó là quá trình hóa hơi mẫu.
K
1
K
Nguyên tử hóa đám hơi đó, phân li các phân tử, tạo ra các đám hơi nguyên tử tự do của các nguyên tố cần phân tích trong mẫu để chúng có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc. Đây là giai đoạn quan trọng nhất và quyết định đến kết quả của phép đo AAS.
Chọn nguồn phát tia sáng có bước sóng phù hợp với nguyên tố phân tích và chiếu vào đám hơi nguyên tử đó. Phổ hấp thụ sẽ xuất hiện.
Nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm sáng sau khi đi qua môi trường hấp thụ, phân li chúng thành phổ và chọn một vạch phổ cần đo của nguyên tố phân tích hướng vào khe đo để đo cường độ của nó. Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ của nguyên tố cần phân tích theo phương trình:
Aλ = k.C.L
Trong đó: Aλ: cường độ vạch phổ hấp thụ. k: hằng số thực nghiệm.
L: Chiều dài môi trường hấp thụ.
C: Nồng độ nguyên tố cần xác định trong mẫu đo phổ.
Thực nghiệm:
Nồng độ ion Pb2+
được đo bằng máy đo AAS – phòng thí nghiệm hóa phân tích – Khoa Hóa học – Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.
2.4.1.2. Phương pháp tính toán tải trọng hấp phụ cực đại
Mô hình tính toán cho các phương pháp hấp phụ, trao đổi ion thường sử dụng là phương trình langmuir. Khi thiết lập phương trình hấp phụ Langmuir, người ta xuất phát từ các giả thiết sau:
Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại những trung tâm xác định Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân.
Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trên các trung tâm là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh.
Thuyết hấp phụ Langmuir được mô tả bởi phương trình:
C b bC m . 1 . (2-1)
Trong đó:
m
, : dung lượng và dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g) C : nồng độ dung dịch tại thời điểm cân bằng
b: hệ số của phương trình Langmuir (được xác định từ thực nghiệm)
Hình 2.3. Đường hấp phụ đẳng nhiệt langmuir
Để xác định các hằng số trong phương trình Langmuir, ta có thể viết phương trình này ở dạng: m m C b C . 1 (2-2)
Đường biểu diễn C/ phụ thuộc vào C là đường thẳng có độ dốc 1/m và cắt trục tung tại 1/b.m. Do đó: tg m 1 (2-3)
Hình 2.4. Đồ thị để xác định các hằng số trong phương trình langmuir Thực nghiệm:
Lấy 0,2g vật liệu T2 và TM2 lắc với 100ml dung dịch Pb(NO3)2 100ppm (Co) sau 2h ở pH = 3. Sau đó lấy mẫu ra lọc trên phễu và phân tích nồng độ Pb2+
còn lại trong dung dịch (Ct) trên máy AAS. Từ đó tính tải trọng hấp phụ ion Pb2+ của vật liệu: Q (mg/g).