- hiệu quả cao khụng tạo ra chất
d.Cỏc phương trỡnh cơ bản của quỏ trỡnh hấp phụ
Người ta cú thể mụ tả một quỏ trỡnh hấp phụ dựa vào đường đẳng nhiệt hấp phụ. Đường đẳng nhiệt hấp phụ mụ tả sự phụ thuộc giữa tải trọng hấp phụ vào nồng độ cõn bằng của chất bị hấp phụ trong dung dịch (hay ỏp suất riờng phần trong pha khớ). Đường đẳng nhiệt hấp phụ tại một nhiệt độ nào đú được thiết lập bằng cỏch cho một lượng xỏc định chất hấp phụ vào một lượng cho trước dung dịch cú nồng độ đó biết của chất bị hấp phụ. Khi hệ đạt đến cõn bằng, đo nồng độ cõn bằng của chất bị hấp phụ trong dung dịch, lượng chất hấp phụ được tớnh theo cụng thức:
m = (ci - cl)v
trong đú: m là lượng chất bị hấp phụ (g)
ci là nồng độ ban đầu của chất bị hấp phụ (mg/l) cl là nồng độ cõn bằng của chất bị hấp phụ (mg/l) v là thể tớch dung dịch chất bị hấp phụ (l)
Cỏc phương trỡnh đẳng nhiệt hấp phụ được dựng rộng rói nhất là phương trỡnh langmuir và freundlich:
* Phương trỡnh hấp phụ đẳng nhiệt langnuir
Phương trỡnh hấp phụ đẳng nhiệt langmuir được thiết lập dựa trờn cỏc điều kiện sau:
- Bề mặt hấp phụ đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trờn cỏc trung tõm là như nhau và khụng phụ thuộc vào sự cú mặt của cỏc tiểu phõn hấp phụ trờn cỏc trung tõm bờn cạnh.
- Cỏc phõn tử hấp phụ đơn lớp lờn bề mặt chất hấp phụ
- Mỗi phõn tử chất bị hấp phụ chỉ chiếm chỗ một trung tõm hoạt động bề mặt.
- Tất cả cỏc trung tõm hoạt động liờn kết với cỏc phõn tử với cựng một ỏi lực - Khụng cú tương tỏc qua lại giữa cỏc phõn tử chất bị hấp phụ
Phương trỡnh hấp phụ đẳng nhiệt langmuir:
l l C b C b q q . 1 . max + = trong đú: q là tải trọng hấp phụ (mg/g)
qmax là tải trọng hấp phụ cực đại tớnh theo lý thuyết (mg/g) Cl là nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt trạng thỏi cõn bằng (mg/l) b là hệ số phương trỡnh langmuir (xỏc định từ thực nghiệm).
Trong một số trường hợp, giới hạn phương trỡnh langmuir:
Ekhi b.Cl << 1 thỡ q = qmax.b.Cl mụ tả vựng hấp phụ tuyến tớnh.
Ekhi b.Cl >>1 thỡ q = qmax mụ tả vựng hấp phụ bóo hoà.
Ekhi nồng độ chất hấp phụ nằm trung gian giữa hai khoảng nồng độ trờn thỡ đường biểu diễn phương trỡnh langmuir là một đường cong.
max 1 q tgα = C ff Cf/ qq max . 1 q b
Hỡnh 3. Đường cong biểu diễn phương trỡnh hấp phụ đẳng nhiệt
langmuir
Hỡnh 4. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của
q Cl
vào Cl
Để xỏc định cỏc hằng số trong phương trỡnh hấp phụ đẳng nhiệt langmuir cú thể sử dụng phương phỏp đồ thị bằng cỏch chuyển phương trỡnh trờn thành phương trỡnh đường thẳng: b q C q q C . 1 . 1 max 1 max 1 = +
Đường biểu diễn
q Cl phụ thuộc và Cl là đường thẳng cú độ dốc max 1 q = χ và
cắt trục tung tại điểm
max
. 1
q b (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu:
χ
1
max =
q
* Phương trỡnh hấp phụ đẳng nhiệt freundlich
Phương trỡnh Freundlich cú dạng : q = KF. Cf n Trong đú:
- q: tải trọng hấp phu (mg/g), q=(C0-Cf)/mr - Co: Nồng độ ban đầu của dung dịch (mg/l) - Cf : Nồng độ cõn bằng trong dung dịch (mg/l) - mr : Lượng chất hấp phụ dựng cho 1 lớt dung dịch
- KF: hằng số hấp phụ Freundlich, đặc trưng cho khả năng hấp phụ của hệ, phụ thuộc vào nhiệt độ, diện tớch bề mặt và cỏc yếu tố khỏc
- n : số mũ của biến Cf thường nhỏ hơn 1, đặc trưng cho bản chất lực tương tỏc của hệ, nếu n nhỏ thỡ bản chất hấp phụ thiờn về dạng hoỏ học, nếu n lớn thỡ lực hấp phụ thiờn về dạng vật lý.
Phương trỡnh freundlich phản ỏnh khỏ tốt số liệu thực nghiệm cho vựng ban đầu và vựng giữa của đường hấp phụ đẳng nhiệt, tức là ở vựng nồng độ thấp của chất bị hấp phụ. Để xỏc định cỏc hằng số k và n, đưa phương trỡnh về dạng đường thẳng:
lgq = lgk + n 1
lgc
Đõy là phương trỡnh đường thẳng biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lgcf.
lgq M 0 lgCf Cf(mg/l) 0 q (mg/g) tg
Hỡnh 5. Đường hấp phụ đẳng nhiệt freundlich Hỡnh 6. Sự phụ thuộc lgq vào lgCf
tgβ = 1/n, OM= lgk ∗ Giải hấp phụ
Giải hấp phụ là quỏ trỡnh ngược với hấp phụ, tỏch chất bị hấp phụ trờn bề mặt chất rắn ra ngoài dung dịch. giải hấp phụ dựa trờn nguyờn tắc sử dụng cỏc yếu tố bất lợi với hấp phụ.
Đối với hấp phụ vật lý để làm giảm khả năng hấp phụ cú thể tỏc động thụng qua cỏc yếu tố sau:
- Giảm nồng độ chất bị hấp phụ ở dung dịch để thay đổi thế cõn bằng hấp phụ. - Tăng nhiệt độ cũng cú tỏc dụng làm lệch hệ số cõn bằng vỡ hấp phụ là quỏ
trỡnh tỏa nhiệt, về thực chất là làm yếu tương tỏc giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.
- Thay đổi bản chất tương tỏc của hệ thống qua thay đổi pH của mụi trường.
- Sự dụng tỏc nhõn hấp phụ mạnh hơn để đẩy cỏc chất đó hấp phụ trờn bề mặt chất rắn.
- Sử dụng tỏc nhõn là vi sinh vật.
Giải hấp phụ là phương phỏp tỏi sinh chất hấp phụ để cú thể tiếp tục sử dụng lại nờn nú mang đặc trưng về hiệu quả kinh tế. nếu chất hấp phụ rẻ mà tỏi sinh tốn kộm thỡ chỉ nờn sử dụng chất hấp phụ một lần rồi bỏ, tuy nhiờn cũn phải tớnh đến vấn đề bảo vệ mụi trường.
Dựa trờn nguyờn tắc giải hấp phụ nờu trờn, người ta sử dụng một số cỏc phương phỏp tỏi sinh: tỏi sinh nhiệt, phương phỏp húa lý và phương phỏp vi sinh.