Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ tới hiệu quả hấp phụ của các vật liệu được tiến hành như mô tả tại mục 2.3.4 phần a. Dung dịch As(III) đem đi khảo sát có pH đo được là 6.
Kết quả thí nghiệm được thể hiện trong Bảng 4 và trên Hình 19.
Bảng 4. Khả năng hấp phụ asen của các vật liệu theo thời gian Thời
gian (phút)
Tro bay Vật liệu Z Vật liệu Fe-Z
Nồng độ As (µg/L) Hiệu suất hấp phụ (%) Nồng độ As ( µg/L) Hiệu suất hấp phụ (%) Nồng độ As ( µg/L) Hiệu suất hấp phụ (%) 0 200 0 200 0 200 0,0 10 122,8 38,6 53,5 73,2 50,1 75 20 109,8 45,1 45,4 77,3 42,4 78,8 30 95,8 52,1 41,3 79,3 33,8 83,1 60 94,6 52,7 40,9 79,5 32,5 83,8 90 89,7 55,2 40,6 79,7 30,9 84,6 120 80,5 59,8 37,2 81,4 29,7 85,2
HVCH Mai Thế Nam 45 K19 KHMT
Hình 19. So sánh khả năng hấp phụ As của các vật liệu điều chế được
So sánh kết quả từ Bảng 4 và Hình 19 có thể dễ dàng nhận thấy cả 3 loại vật liệu đều có khả năng hấp phụ As tốt trong nước. Với nồng độ As ban đầu bằng 200 µg/L, trong khoảng 30 phút đầu tiên tốc độ hấp phụ As(III) của cả 3 vật liệu đều tăng rất nhanh, sau đó tăng chậm dần. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ của 3 loại vật liệu dao động trong khoảng từ 30 – 90 phút. Hai loại vật liệu tro bay và vật liệu Z có hiệu suất hấp phụ As tối đa lần lượt là: 59,8%; 81,4%, trong khi đó vật liệu Fe-Z đạt hiệu suất cao nhất là 85,2%. Kết quả này cho thấy vật liệu Fe-Z điều chế được có khả năng loại bỏ As hiệu quả hơn rất nhiều so với tro bay và vật liệu Z. Vật liệu Fe- Z sau khi tổng hợp có sự biến đổi cấu trúc bề mặt của vật liệu, làm tăng diện tích bề mặt và độ xốp cao hơn so với tro bay và vật liệu Z ban đầu.
Tham khảo kết quả nghiên cứu của Zhaohui Li, có thể thấy cấu trúc tinh thể của zeolit biến tính Fe không có sự thay đổi nhiều như trên Hình 20.
HVCH Mai Thế Nam 46 K19 KHMT
Hình 20. Cấu trúc tinh thể zeolit biến tính Fe sau khi hấp phụ As
Cũng từ các kết quả thu được trong Bảng 4 và trên Hình 19 cho thấy, khả năng hấp phụ As của vật liệu Fe-Z tăng lên theo thời gian. Sau khoảng thời gian 10 phút, từ nồng độ As ban đầu từ 200µg/L đã giảm mạnh xuống chỉ còn 50,1µg/L, hiệu suất hấp phụ đạt 75%. Sau khoảng thời gian 20 phút nồng độ As tiếp tục giảm mạnh, nồng độ As còn lại trong dung dịch là 42,2 µg/L với hiệu suất hấp phụ là 78,8 %. Sau 30 phút, nồng độ As trong dung dịch chỉ còn lại 33,8 µg/L, hiệu suất đạt 83,1%. Tiếp tục khảo sát với thời gian 60, 90, 120 phút, nồng độ As còn lại trong dung dịch giảm nhưng không nhiều. Có thể giải thích bởi lúc đầu ái lực giữa các tâm hoạt động của Fe-Z và anion As rất lớn nên khả năng hấp phụ cao. Khi tăng thời gian các tâm hoạt động giảm dần, và hợp chất anion của As(III) lấp đầy các lỗ rỗng mao quản của vật liệu ngăn cản các anion còn lại vào nên tốc độ hấp phụ sẽ chậm dần.
Như vậy, có thể lựa chọn khoảng thời gian hấp phụ cân bằng đối với As (III) của vật liệu Fe-Z để thực hiện các thí nghiệm tiếp theo là 30 phút.
HVCH Mai Thế Nam 47 K19 KHMT