Mụ hỡnh Langmuir và r undlich cũng được sử dụng để nghiờn cứu quỏ trỡnh đẳng nhiệt hấp phụ ph nol trờn 10CO-SBA-15-1h.
Hỡnh 3.43. Đẳng nhiệt Langmuir đối với sự hấp phụ phenol trong dung dịch trờn 10CO-SBA-15-1h.
Hỡnh 3.44. Đẳng nhiệt r undlich đối với sự hấp phụ phenol trong dung dịch trờn 10CO-SBA-15-1h.
Kết quả cho thấy cả hai mụ hỡnh đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và Freundlich đều mụ tả tốt đối với quỏ trỡnh hấp ph nol trờn 10CO-SBA-15-1h ở 298K. Từ đồ thị, giỏ trị dung lượng hấp phụ cực đại được xỏc định và bằng qm = 61,73mg/g theo mụ hỡnh Langmuir.
Như vậy, cỏc kết quả thu được ở trờn chỉ ra rằng 10CO-SBA-15-1h cú khả năng hấp phụ phenol. Động học biểu kiến bậc 2 và cả 2 mụ hỡnh đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich đều phự hợp tốt quỏ trỡnh hấp phụ này. Từ đú, giỏ trị dung lượng hấp
93
phụ cực đại được tớnh th o mụ hỡnh Langmuir là qm = 61,73 mg/g. Dung lượng hấp phụ phenol trờn vật liệu bị ảnh hưởng mạnh th o pH và giảm khi pH tăng.
Cỏc kết quả trờn chỉ ra rằng chỳng tụi đó thành cụng trong việc tổng hợp cỏc vật liệu cú khả năng hấp phụ cỏc hợp chất hữu cơ trong nước. Cỏc vật liệu hấp phụ được biến tớnh từ SBA-15. Chất bị hấp phụ được chọn là 3 chất hữu cơ điển hỡnh trong đú hai thuốc nhuộm mang điện tớch và chất trung hũa điện là ph nol. Dữ liệu hấp phụ cho thấy số tõm hấp phụ và ỏi lực với chất bị hấp phụ đúng một vai trũ quan trọng trong việc quyết định dung lượng hấp phụ. Đõy là cơ sở khoa học để thiết kế một vật liệu mong muốn đối với một chất cần hấp phụ cụ thể.
Để nghiờn cứu cơ chế của sự hấp phụ, đặc biệt bước quyết định tốc độ quỏ trỡnh hấp phụ, trong luận ỏn này chỳng tụi sử dụng hai mụ hỡnh động học phổ biến là động học biểu kiến bậc một và bậc hai. Về mặt lý thuyết, quỏ trỡnh hấp phụ xảy ra nhiều giai đoạn, giai đoạn nào chậm sẽ quyết định tốc độ. Cỏc giai đoạn cú thể kể đến là (i) khuếch tỏn chất bị hấp phụ trong mụi trường chất bị hấp phụ, (ii) khuếch tỏn chất bị hấp phụ giữa cỏc hạt hoặc trong hệ thống mao quản chất hấp phụ, và (iii) hấp phụ trờn bề mặt chất hấp phụ. Trong luận ỏn này, cả ba trường hợp hấp phụ đều tuõn th o động học biểu kiến bậc 2. Theo nhiều tài liệu [17], [25], [30], động học biểu kiến bậc hai phự hợp với sự hấp phụ húa học.
Hai mụ hỡnh đẳng nhiệt Langmuir và r ndlich được sử dụng trong cỏc nghiờn cứu hấp phụ ở trờn. Trong cả ba trường hợp đều phự hợp tốt cả hai mụ hỡnh. Th o lý thuyết cú thể x m mụ hỡnh hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir như là một trường hợp đặc biệt của mụ hỡnh reundlich khi n = 1 (hấp phụ đơn lớp). Ở đõy cỏc giỏ trị n tớnh được lần lượt là 1,21; 1,47 và 1,27 đối với quỏ trỡnh hấp phụ MB trờn SBA-15n, ARS trờn 2,7 2O3-SBA-15 và ph nol trờn 10CO-SBA-15 đều xấp xỉ 1 nờn quỏ trỡnh hấp phụ phự hợp với cả hai mụ hỡnh. Mặt khỏc, khi xõy dựng mụ hỡnh, Langmuir cú đưa ra ba giả thuyết về sự hấp phụ: (i) hấp phụ đơn lớp, (ii) bề mặt chất hấp phụ đồng nhất, và (iii) cỏc chất bị hấp phụ khụng tương tỏc với nhau. Thường mụ hỡnh này phự hợp với sự hấp phụ húa học, đặc biệt sự hấp phụ húa học cỏc chất trong dung dịch trờn bề mặt rắn. Như vậy, cỏc kết quả này cũng phự hợp
94
với giả thiết đưa ra từ mụ hỡnh động học biểu kiến bậc hai thu được ở trờn là quỏ trỡnh hấp phụ cú thể là hấp phụ húa học, ở đú lực liờn kết là cỏc tương tỏc húa học. Thật vậy, cỏc tương tỏc trong cỏc hấp phụ trờn được cho là lực tương tỏc tĩnh điện, axit-bazơ L wis và liờn kết hydro.