Ảnh hưởng của nồng độ chất màu Red Congo đến khả năng hấp phụ của tro bay được đánh giá qua dung lượng hấp phụ qt:
t C - Co t q =
m (3.1)
Trong đó:
- qt: là dượng hấp phụ của vật liệu tại thời điểm t (mg/g) - Co: là nồng độ chất màu trong dung dịch ban đầu (mg/l) - Ct: là nồng độ chát màu trong dung dịch tại thời điểm t (mg/l) - m: là khối lượng vật liệu hấp phụ trong 1lít dung dịch (g/l)
Ta tiến hành thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ RC đến khả năng hấp phụ RC của tro bay biến tính theo sơ đồ hình 2.4. Kết quả dung lượng hấp phụ chất màu của tro bay ở các nồng độ chất màu khác nhau được thể hiện qua bảng 3.6 và hình 3.11.
Bảng 3.6. Dung lượng hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các nồng độ chất màu
khác nhau TT Co (mg/l) m (g/l) Abs Ct (mg/l) qt (mg/l) 1 20 2,5 0,53 14,04 2,38 2 30 2,5 0,75 21,07 3,57 3 40 2,5 0,94 21,14 7,54 4 50 2,5 1,00 29,05 8,31
7 80 2,5 2,03 61,96 7,22
Hình 3.11. Dung lượng hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các nồng độ RC khác
nhau
Theo nghiên cứu khảo sát trên ta thấy dung lượng hấp phụ tăng đáng kể khi tăng nồng độ chất màu trong dung dịch ban đầu (Co). Khi Co tăng thúc đẩy sự tương tác giữa các phân tử chất màu với tro bay. Nồng độ chất màu ban đầu 60mg/l cho dung lượng hấp phụ chất màu tốt nhất của tro bay trong khoảng khảo sát. Co = 60mg/l được lựa chọn cho những nghiên cứu tiếp theo.
3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH trong dung dịch chất màu ban đầu
Ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng của pH trong dung dịch RC ban đầu đến khả năng hấp phụ RC của tro bay biến tính theo sơ đồ hình 2.5. Hiệu quả hấp phụ chất màu của tro bay ở các giá trị pH khác nhau được đánh giá qua giá trị hiệu suất và được thể hiện qua bảng 3.7 và hình 3.12.
Bảng 3.7. Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các pH khác nhau
TT pH Abs Nồng độ Red Congo (mg/l) Hiệu suất hấp phụ (%) 1 4 0,16 2,22 96,30 2 5 0,24 4,77 92,05
4 7 1,11 32,57 45,72
5 8 1,73 52,38 12,70
Hình 3.12. Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các pH RC ban đầu khác
nhau
Qua nghiên cứu trên cho ta thấy hiệu suất hấp phụ chất màu của tro bay tăng khi pH giảm dần. Điều này là do pH tác động đến sự hình thành các tâm mang điện tích bề mặt vật liệu hấp phụ [22]. Trong môi trường nước các phân tử Red Congo phân ly thành các ion:
2- +
32 22 6 3 2 2 32 22 6 3 2
C H N (SO ) Na →C H N (SO ) + 2Na
Các anion 2-
32 22 6 3 2
C H N (SO ) có khuynh hướng tạo liên kết tĩnh điện với các tâm mang điện tích dương của tro bay biến tính. Do cấu trúc các anion
2-
32 22 6 3 2
C H N (SO ) cồng kềnh, gây cản trở không gian nên để quá trình hấp phụ xảy ra tốt thì mật độ điện tích dương trên bề mặt vật liệu phải đủ lớn. Như trên ta thấy pH = 4 cho hiệu suất hấp phụ đến 96,30%. Nhưng đến pH cao hơn thì hiệu suất hấp phụ giảm đi, đặc biệt đến pH = 8 thì hiệu suất hấp phụ là rất thấp do lúc này bề mặt tro bay biến tính bị tích điện âm, không thuận lợi cho việc hấp phụ anion. Như vậy pH = 4 được lựa chọn.
Như vậy kết quả khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố lên quá trình hấp phụ xử lý Red Congo cho thấy: các yếu tố thời gian tiếp xúc, nồng độ RC, pH ban đầu của dung dịch đều có ảnh hưởng nhất định đến hiệu suất hấp phụ. Hiệu suất hấp phụ tốt nhất trong vùng khảo sát khi: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Thời gian tiếp xúc phù hợp: 40 phút - Nồng độ RC phù hợp: Co = 60mg/l
KẾT LUẬN
Qua quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu biến tính tro bay làm vật liệu
xử lý chất màu Red Congo trong nước”, em thu được những kết quả sau đây:
• Đã biến tính tro bay thành vật liệu có khả năng hấp phụ chất màu Red Congo trong nước. Điều kiện phù hợp để biến tính tro bay bằng NaOH trong phạm vi khảo sát là:
- Nồng độ dung dịch NaOH phù hợp: 3M - Nhiệt độ khuấy phù hợp: 100oC
- Thời gian khuấy phù hợp: 12h
• Đã đánh giá cấu trúc vật liệu thông qua việc phân tích XRD, BET, SEM. Kết quả thu được cho thấy tro bay sau khi biến tính với NaOH ở các điều kiện tối ưu trong phạm vi khảo sát có cấu trúc lỗ xốp, các mao quản đồng đều hơn, diện tích bề mặt tăng khá nhiều, do đó khả năng hấp phụ của tro bay biến tính là tốt hơn hẳn so với tro bay ban đầu.
• Đã khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ chất màu Red Congo của tro bay biến tính. Các điều kiện phù hợp cho quá trình hấp phụ trong phạm vi khảo sát là:
- Thời gian tiếp xúc phù hợp: 40 phút - Nồng độ RC phù hợp: Co = 60mg/l
- pH ban đầu của dung dịch RC phù hợp là: pH = 4
• Đã xử lý, tận dụng được nguồn chất thải tro bay, giúp giảm ô nhiễm môi trường. đem lại hiệu quả kinh tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Đắc Vinh, Đào Sỹ Đức, Dương Thạch Quỳnh Hoa, “Tạp chí Khoa
học, KHTN & CN (ĐHQGHN) 3A 237-242”, (2006).
[2]. Maria Visa, Luminita Isac, Anca Duta, “Fly ash adsorbents for multi-
cation wastewater treatment”, Applied Surface Science 258, 6345– 6352,
(2012).
[3]. Thái Hoàng, Vũ Minh Đức, Nguyễn Vũ Giang, Đỗ Quang Thẩm, Vũ Minh Trọng, “Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit trên cơ sở EVA và tro bay ở
trạng thái nóng chảy, Tạp chí Hóa học, T.47 (4), tr. 402-407”, (2009).
[4]. Trịnh Lê Hùng, “Kỹ thuật xử lý nước thái. Nhà xuất bản Giáo dục, Hà
Nội”, (2008).
[5]. Lê Văn Cát, “Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lí nước và nước
thải”, NXB Thống Kê, Hà Nội, (2006).
[6]. Đặng Trần Phòng, Trần Hiếu Nhuệ, “Xử lí nước cấp và nước thải dệt nhuộm”, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội, (2005).
[7]. Trần Tứ Hiếu, “Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, (2003).
[8]. http://www.cyberchemvn.com. [9]. http://www.viglacera-exim.vn. [10]. http://sotaykientruc.blogspot.com. [11]. http://www.viglacera-exim.vn.
[12]. Red Congo,http://en.wikipedia.org/wiki.
[13]. U. Kalapathy, A. Proctor, J. Shultz, A simple method for production of pure silica from rice hull ash, Biores. Technol. 257–262, (2000).
[14]. Máy nhiễu xạ tia X, http://tecotec.com.vn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[15]. Trần Quang Huy – Nguyễn Thanh Thủy, “Khái quát về hiển vi điện tử
trong nghiên cứu”, http://emlab-nihe.blogspot.com.
[17]. Kim Wan Bok, “Synthetic of Na-P1 Zeolit from coal fly ash”, J. Ind. Eng. Chem. 185, (1997).
[18]. D.W. Break, “Zeolit Melecular sieves”, John Wiley & Sons, Inc, (1974). [19]. E. Flanigen, L.B. Eyland, “Molecular Sieves Zeolit I”, Washington, D.C,
(1971).
[20]. T.Henmi, “Chemical conversion of coal as into sythetic Zeolit and its
recying”, Nyu Seramikkusu, (1997).
[21]. H.G Jang, T.Fukuyame, T.Henmi, “Effect of Additional ion-exchange
material on hydrôpnics of Muskemlons”, J. of Shita, (1996).
[22]. Li Wang, Aiqin Wang (2007),“Adsorption characteristics of Congo Red
onto the chitosan/ montmorillonite nanocomposite”, Journal of Hazardous
Materials, Vol. 147, p. 979–985, (2007).
[23]. P. Pengthamkerati, “Alkalien treatment of biomass fly ash for reactive dye
PHỤ LỤC
Kết quả đo UV – VIS
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ của NaOH đến khả năng hấp phụ RC của tro bay biến tính
Phụ lục 2.1.d. Kết quả đo UV – VIS mẫu KMS4
Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ biến tính tro bay với NaOH đến khả năng hấp phụ Red Congo của tro bay
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian biến tính với NaOH đến khả năng hấp phụ chất màu của tro bay