- Thời gian hấp phụ: 120 phút - pH khảo sát: pH = 3 ÷ 8
- Thể tích dung dịch mỗi loại: + Metyl xanh: 50ml + Phenol: 50ml + NiCl2.6H2O: 20ml
+ CoCl2.6H2O: 20ml
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của pH lên khả năng hấp phụ của chất hấp phụ - xúc tác
pH 3 4 5 6 7 8 Metyl xanh Cban đầu (mg/l) 500 500 500 500 500 500 Clúc sau (mg/l) 126,8 117,9 87,9 55,6 0 0 A% 74,64 76,42 82,42 88,88 100 100 Phenol Cban đầu (mg/l) 100 100 100 100 100 100 Clúc sau (mg/l) 8,9 9,3 6,93 10,4 11,2 11,5 A% 91,1 90,7 93,7 89,6 88,8 88,5 NiCl2.6H2O Cban đầu (mg/l) 200 200 200 200 200 200 Clúc sau (mg/l) 136,3 140,1 132,3 126,6 130,2 130,24 A% 31,85 29,95 33,85 36,7 34,9 34,88 CoCl2.6H2O Cban đầu (mg/l) 200 200 200 200 200 200 Clúc sau (mg/l) 122,2 120,67 120,9 113,21 112,89 114,12 A% 38,9 39,67 39,55 43,4 43,56 42,04
Hình 3.26. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của các chất hấp phụ - xúc tác
Dựa vào hình 3.18, ta thấy pH ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hấp phụ của than. Khả năng hấp phụ của chất hấp phụ - xúc tác đối với các chất khác nhau thì ở điều kiện tối ưu về pH là cũng khác. Nguyên nhân của hiện tượng trên có thể lý giải như sau: Than hoạt tính thường có điểm đẳng điện rơi vào vùng pH = 5 - 8. Trên điểm đẳng điện, bề mặt than tích điện âm, mật độ điện tích âm càng cao khi pH càng ở xa pH điểm đẳng điện. Cụ thể là:
- Đối với metylen xanh : Metylen xanh được chất hấp phụ - xúc tác hấp phụ tốt nhất ở điều kiện pH = 8. Điều này được giải thích vì metylen xanh là một bazơ hữu cơ nên khả năng phân ly và bị hấp phụ vật lý sẽ tăng khi tăng độ pH của dung dịch.
- Đối với phenol: Phenol được chất hấp phụ - xúc tác hấp phụ tốt nhất ở điều kiện pH = 4 ÷ 5.
Nguyên nhân của hiện tượng trên có thể lý giải như sau: Than hoạt tính thường có điểm đẳng điện rơi vào vùng pH = 5 - 8. Trên điểm đẳng điện, bề mặt than tích điện âm, mật độ điện tích âm càng cao khi pH càng ở xa pH điểm đẳng
điện. Mặt khác, phenol là một axít yếu có pKa = 10-10. Khả năng phân ly của phenol tăng cùng pH môi trường hay lượng phenol mang điện tích âm tăng khi tăng pH.
C6H5OH + H2O C6H5O- + H3O+
Do mang điện tích cùng dấu nên xảy ra lực đẩy giữa bề mặt than và phân tử phenol, kết quả là khả năng hấp phụ giảm khi tăng pH môi trường.
Đối với dung dịch NiCl2.6H2O và CoCl2.6H2O được chất hấp phụ - xúc tác hấp phụ tốt nhất ở điều kiện pH = 6 ÷ 7.
Ta thấy khoảng pH từ 3 – 7, khi tăng pH của dung dịch ion Ni2+ và Co2+ nồng độ hấp phụ của chất hấp phụ - xúc tác đều tăng. Điều này có thể giải thích ở pH thấp nồng độ ion H+ cao, các phần tử ở bề mặt chất hấp phụ và chất bị hấp phụ cùng có điện tích dương, bởi vậy lực tương tác giữa chúng là lực tĩnh điện. ở pH cao, nồng độ ion H+ giảm trong khi nồng độ ion Ni2+ hoặc Co2+ gần như không đổi, do đó quá trình hấp phụ hai ion này có thể xảy ra phản ứng trao đổi ion với các cặp. Tuy nhiên, ở pH gần bằng 7 thì xuất hiện kết tủa Ni(OH)2 đối với dung dịch NiCl2.6H2O và Co(OH)2 đối với dung dịch CoCl2.6H2O. Với lý luận trên tôi chọn điều kiện tối ưu với cả hai dung dịch NiCl2.6H2O và CoCl2.6H2O là pH = 6.
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng hấp phụ của chất hấp phụ - xúc tác
- Khối lượng chất hấp phụ - xúc tác sử dụng: 0,5g - Thời gian hấp phụ: 1, 2, 3, 4, 5, 6 ngày
- Thể tích dung dịch mỗi loại: + Metyl xanh 100ml, 500mg/l, pH = 8 ÷ 9 + Phenol 50ml, 100mg/l, pH = 5 ÷ 6 + NiCl2.6H2O 50ml, 100mg/l, pH = 6
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng hấp phụ của chất chất hấp phụ - xúc tác
Ngày 0 1 2 3 4 5 6
Metyl xanh Clúc sau (mg/l) 500 345,3 246,7 235,6 177,6 156,6 155,9
A% 0 30,94 50,66 52,88 64,48 68,68 68,82 Phenol Clúc sau (mg/l) 100 44,54 32,6 31,9 30,6 30,6 30,6 A% 0 55,46 67,4 68,1 69,4 69,4 69,4 NiCl2.6H2O Clúc sau (mg/l) 100 85,43 80,32 65,34 64,65 63,9 63,9 A% 0 14,57 19,68 34,66 35,35 36,1 36,1 CoCl2.6H2O Clúc sau (mg/l) 100 80,6 78,97 77,65 68,6 60,3 48,65 A% 0 19,4 21,03 22,35 31,4 39,7 51,35
Hình 3.27. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến khả năng hấp phụ của chất chất hấp phụ - xúc tác
Dựa vào bảng 3.12 và hình 3.26 ta thấy, đối với mỗi chất khác nhau sẽ có thời gian hấp phụ đạt cân bằng cũng khác nhau.
Trong trường hợp này, đối với phenol quá trình hấp phụ diễn ra nhanh chóng trong ngày đầu và đạt cân bằng sau ngày 1.
Đối với metylen xanh, do cấu trúc phân tử tương đối lớn, nên tuy ngày đầu quá trình hấp phụ diễn ra mạnh mẽ nhưng quá trình cân bằng đạt được khi hết ngày thứ 4. Một phần giải thích cho thời gian đạt cân bằng của quá trình hấp phụ này xảy ra lâu bởi nồng độ metylen xanh ban đầu là tương đối cao (Co=500mg/l) và thể tích dung dịch tương đối nhiều (100ml).
Đối với dung dịch CoCl2.6H2O: Quá trình hấp phụ diễn ra mạnh mẽ vào ngày thứ 3 đến ngày thứ 5 và đạt cân bằng sau ngày thứ 6.
Đối với dung dịch NiCl2.6H2O: Quá trình hấp phụ diễn ra mạnh mẽ vào ngày thứ 2 và đạt cân bằng sau khi hết ngày thứ 2.
3.2.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn — lỏng lên khả năng hấp phụ của than - Khối lượng chất hấp phụ - xúc tác sử dụng: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5gam