Tỏc nhõn FA C( Clo tự do)
I.7. Hiện tợng hấp phụ, cộng kết asen trên sắt(III) hiđrôxit
Cộng kết là quá trình mà một chất kết tủa đợc tạo thành sẽ kéo theo một hay nhiều ion khác, theo các cơ chế khác nhau nh: hấp phụ, đồng kết tủa.
Kết tủa nối tiếp là quá trình thực hiện phản ứng trên bề mặt của chất kết tủa trớc, điều này giải thích bằng quá trình làm giàu đối với ion kết tủa trên bề mặt của chất kết tủa trớc.
Hấp phụ là sự tích luỹ chất trên chất bề mặt phân cách pha.
+ Hấp phụ vật lý: Lực liên kết giữa các chất hấp phụ và bị hấp phụ là nhỏ (lực Vandervan), quá trình hấp phụ xảy ra nhanh, khi nhiệt độ tăng thì quá trình hấp phụ vật lý giảm. Hấp phụ vật lý có thể là đơn lớp hoặc có thể là đa lớp, nhiệt hấp phụ nhỏ, quá trình hấp phụ là thuận nghịch.
+ Hấp phụ hoá học: Lực liên kết giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ lớn (Elk > 5 kcal), quá trình hấp phụ xảy ra chậm, khi nhiệt độ tăng thì khả năng hấp phụ tăng, nhiệt hấp phụ lớn.
* Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình hấp phụ:
− Diện tích bề mặt của chất hấp phụ (S): S tăng thì khả năng hấp phụ tăng.
− Nồng độ chất bị hấp phụ càng lớn thì khả năng hấp phụ càng cao, nhng sự phụ
thuộc này không phải là tuyến tính.
− Bản chất của ion bị hấp phụ: ion có khả năng tạo với ion thành phần của chất hấp phụ, các hợp chất càng ít tan thì hấp phụ càng mạng. Đồng thời các ion giống với ion thành phần của chất kết tủa cũng có khả năng hấp phụ cao hơn.
Trong quá trình xử lý nớc ngầm, sắt (II) đợc oxi hoá thành sắt (III) kết tủa dới dạng hiđroxit và kéo theo Asen trong đó. Điều này hớng chúng ta nghĩ đến việc lợi dụng quá trình này để loại Asen ra khỏi nớc ngầm. Để làm đợc điều này, cần hiểu rõ cơ chế loại Asen an toàn ra khỏi nớc của sắt (III) hiđroxit. Theo [8] thì sắt (II) đợc ôxi hoá lên sắt (III), sắt (III) sẽ thủy phân tạo thành hạt keo hyđroxit sắt (III) theo phơng trình:
( ) +
+ + H O→ FeOH ↓ + H
Fe3 3 2 3 3
Kết tủa keo Fe(OH)3 tạo thành có khả năng hấp phụ những ion giống các ion thành phần tạo nên nó, ví dụ Fe3+ tạo thành hạt nhân, lớp ion Fe3+ gọi là lớp hấp phụ hay là lớp ion quyết định dấu:
( )
{ }+ + →{ } 3+
33 3
3 nFe mFe(OH) nFe
OH mFe
Nh vậy ta có hạt mang mang điện tích dơng, nó có xu thế hút các hạt mang điện tích âm. Trong dung dịch có các ion AsO33-, AsO43-... các ion này sẽ di chuyển đến hạt mang điện tích dơng để trung hoà điện tích của nó.
Để trung hoà điện tích dơng của hạt keo thì nó phải hấp phụ các ion mang điện tích âm nh: AsO33-, AsO43-... nhng trên thực tế không phải tất cả các ion này bám chặt vào hạt keo mà một phần tồn tại dới dạng một lớp khuếch tán bao quanh hạt keo đó. Giả sử trong dung dịch có các ion mang điện tích âm là: AsO33-, AsO43-... thì hạt keo có cấu tạo nh sau:
{m[Fe(OH)3]nFe3+xAsO43- yAsO33- }zAsO43-(n-x-y-z) AsO33-
Hạt nhân Lớp ion trái dấu
Lớp điện kép Lớp khuếch tán
Hình 2:Cấu tạo hạt keo sắt (III) hiđroxit.
Trong điều kiện pH < 8, As(III) tồn tại ở dạng không phân ly, As(V) tồn tại ở dạng anion nên khả năng keo tụ As(III) là rất kém. Do vậy, bớc ôxy hoá As(III) lên As(V) là cần thiết trớc khi thực hiện quá trình keo tụ. Hiệu quả của quá trình keo tụ còn phụ thuộc vào pH của dung dịch. Khoảng giá trị pH tối u đối với muối sắt là
6 ữ 8. Các nghiên cứu liên quan đến khả năng xử lý Asen bằng muối của Fe3+ cho thấy ở điều kiện pH và nồng độ chất keo tụ thích hợp khả năng xử lý có thể đạt 99% [34].