TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(26).2008

112
NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH BIẾN TÍNH
BENTONIT THUẬN HẢI VÀ ỨNG DỤNG
HẤP PHỤ ION MN
2+
TRONG NƯỚC
A STUDY ON THE MODIFICATION OF THUAN HAI
BENTONITE AND USING IT FOR ADSORPTION
OF MN
2+
ION IN AQUEOUS SOLUTION

LÊ TỰ HẢI
Trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng
PHAN CHI UYÊN
Trường Cao Đẳng Công nghệ - Đại học Đà Nẵng

TÓM TẮT
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến tính Bentonit Thuận Hải (đánh giá bằng
khả năng hấp phụ Mn
2+
trong nước) đã được khảo sát, khả năng hấp phụ tốt nhất
đạt hiệu suất 40,80% khi biến tính tại điều kiện: nồng độ HCl là 5%, nhiệt độ là
60
0
C, tỉ lệ rắn : lỏng là 1:3.
Nghiên cứu 2 yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ Mn
2+
trong nước. Hiệu

trong môi trường nước là từ các nhà máy luyện kim, các
khu công nghiệp, các mỏ khoáng sản Một số phương pháp đã được sử dụng để
tách Mn
2+
như thẩm thấu ngược, xử lý hoá học hay hấp phụ [4,5].
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(26).2008

113
Trong công trình này, chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu quá trình tách
Mn
2+
trong dung dịch nước bằng vật liệu hấp phụ bentonit Thuận Hải đã xử lý
bằng axit HCl (Bentonit-H).
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Phương pháp xử lý bentonit bằng axit HCl:
Quá trình xử lý:
Cho một lượng bentonit vào bình cầu 1000ml, sau đó cho vào 100ml dung
dịch HCl có nồng độ thay đổi, khi thấy khí thoát ra thì bắt đầu đun nóng ở nhiệt độ
xác định, đồng thời khuấy liên tục trong 4h. Sau đó lọc hỗn hợp thu được tách lấy
phần sét, rửa sét thu được trên phễu lọc Busne (phễu lọc áp suất thấp) bằng nước
cất cho tới khi không còn ion Cl
-
(thử bằng dung dịch AgNO
3
0,5% cho tới khi
không còn thấy xuất hiện kết tủa trắng). Sấy khô sét thu được ở 120
o
C trong 4h,
nghiền sản phẩm thu được trên cối sứ và rây trên rây cỡ 100μm. Bột thu được là
Bentonit-H



Trong đó C
0
là nồng độ Mn
2+
trước khi xử lý, C
e
là nồng độ Mn
2+
sau khi
xử lý.
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng biến tính bentonit bằng axit HCl
Ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng biến tính bentonit bằng axit HCl
được đánh giá qua khả năng hấp phụ ion Mn
2+
trong điều kiện: nồng độ MnSO
4
~
80mg/l, nồng độ bentonit 1g/100ml dung dịch, thời gian hấp phụ là 30 phút.
3.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ axit HCl
Ảnh hưởng của nồng độ axit HCl đến khả năng biến tính bentonit trong
điều kiện: tỉ lệ rắn : lỏng = 1: 4, nhiệt độ 104
0
C, thời gian 4h, nồng độ axit thay đổi
từ 5%

20%.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(26).2008

5,00
5,00
5,87
0
10
20
30
40
0 5 10 15 20 25
Nồng độ HCl (%)
%A

Hình 3.1: Ảnh hưởng của nồng độ HCl
đến khả năng biến tính bentonit
Hình 3.1 cho thấy khả năng hấp phụ của bentonit sau khi biến bằng axit
HCl tốt hơn so với khi chưa biến tính và đạt cao nhất ở nồng độ HCl 5%. Tuy
nhiên, khi nồng độ axit tăng thì khả năng hấp phụ của bentonit-H giảm. Nguyên
nhân là do HCl hoà tan một số khoáng canxit có trong bentonit làm tăng diện tích
bề mặt và kích thước lỗ mao quản; song ở nồng độ axit cao thì một phần Al trong
bộ khung của bentonit bị hòa tan dẫn đến làm sập cấu trúc tinh thể của bentonit
nên hiệu suất hấp phụ của bentonit giảm. Do đó, nồng độ axit HCl 5% được sử
dụng để biến tính bentonit.
3.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng biến tính Bentonit được thực hiện
trong điều kiện: tỉ lệ rắn : lỏng = 1 : 4, nồng độ HCl là 5%, thời gian là 4h, nhiệt độ
thay đổi từ 30
o
C

104

61,1
61,5
%A (%)
13,29
27,43
26,83
26,35
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(26).2008

115
0
5
10
15
20
25
30
0 50 100 150
Nhiệt độ
%A

Hình 3.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ
đến quá trình biến tính Bentonit
3.1.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn : lỏng
Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn : lỏng đến khả năng biến tính bentonit trong điều
kiện: nồng độ HCl là 5%, thời gian là 4h, nhiệt độ là 60
o
C, và tỉ lệ rắn : lỏng thay
đổi từ 1:1


40,80
38,71
31,81
0
10
20
30
40
50
0 20 40 60
Thể tích HCl 5%
%A

Hình 3.3: Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn : lỏng
đến khả năng biến tính của Bentonit
Hình 3.3 cho thấy, khả năng hấp phụ ion Mn
2+
của bentonit biến tính bằng
axit HCl 5% tăng khi tỉ lệ rắn - lỏng tăng và đạt cao nhất ở tỉ lệ 1: 3. Tuy nhiên,
khi tỉ lệ axit tăng thì sự phá cấu trúc của bentonit xảy ra mạnh nên làm giảm khả
năng hấp phụ.
3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình hấp phụ ion Mn
2+
trong dung dịch
nước trên bentonit-H
3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian khuấy
Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu suất hấp phụ Mn
2+
trên bentonit-
H được nghiên cứu trong điều kiện: nồng độ MnSO

13,80
13,70
13,55
13,54
13.54
13.53
%A (%)
43,83
44,24
44,85
44,89
44,89
44,93
43.5
44
44.5
45
0 50 100 150 200
Thời gian (phút)
%A

Hình 3.4: Ảnh hưởng của thời gian khuấy
đến khả năng hấp phụ Mn
2+
của bentonit-H
Hình 3.4 cho thấy, khi thời gian khuấy tăng thì hiệu suất hấp phụ tăng và
cân bằng hấp phụ đạt được sau 90 phút. Vì vậy, thời gian khuấy 90 phút được chọn
làm thời gian tối ưu cho nghiên cứu tiếp theo.
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ bentonit-H
Ảnh hưởng của nồng độ bentonit-H đến quá trình hấp phụ Mn

13.79
13.73
12.84
12.50
10.90
9.45
%A (%)
40.71
40.97
44.80
46.36
53.14
59.37
0
20
40
60
80
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Nồng độ bentonit-H
%A

Hình 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ Bentonit-H đến khả năng hấp phụ Mn
2+
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(26).2008

117
Hình 3.5 cho thấy tại nồng độ bentonit-H là 2.0g/100ml dung dịch thì khả
năng hấp phụ Mn
2+

phản ứng nitro hóa, Tuyển tập các công trình nghiên cứu khoa học công nghệ
- Viện Hoá học công nghiệp – Hà Nội 1995, tr. 247-252.
[3] Lê Huy Bá, Độc học môi trường, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2000.
[4] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, NXB
KH&KT - Hà Nội 2005.
[5] Maria K. Doula, Removal of Mn
2+
ions from drinking water by using
Clinoptilolite and a Clinoptilolite - Fe oxide system, Water Res. 2006 Oct;
40(17): 3167-3176.