ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METHYLEN
XANH TRÊN VẬT LIỆU HẤP PHỤ ĐIỀU CHẾ TỪ
CÀNH CÂY KEO LÁ TRÀM
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC
SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MẠNH
LỚP : 11CHP
CBHD : Mai Văn Bảy
Đà Nẵng - 2015
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐHSP Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA HOÁ
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh
Lớp: : 11 CHP
1. Tên đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp phụ methylen xanh trên vật liệu hấp
phụ điều chế từ cành cây keo lá tràm
2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị: cành keo lá tràm, máy khuấy từ, máy pH,
máy quang phổ V-530, tủ sấy, bình tam giác, phễu lọc, giấy lọc
3. Nội dung nghiên cứu: khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo
VLHP: quá trình hoạt hóa bằng axit H
3
PO
4
(nồng độ axit, nhiệt độ ngâm mẫu, nhiệt độ
nung mẫu), hoạt hóa bằng kiềm NaOH (tỉ lệ m
Than
: m

3
PO
4
(nồng độ axit, nhiệt độ ngâm mẫu, nhiệt độ
nung mẫu), hoạt hóa bằng kiềm NaOH (tỉ lệ m
Than
: m
NaOH
, nhiệt độ nung mẫu); khảo sát
các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ chất màu của VLHP (pH, thời gian đạt cân
bằng, tỉ lệ rắn : lỏng) và so sánh với than hoạt tính thị trường, từ đó rút ra nhận xét về
khả năng hấp phụ chất màu của VLHP
4. Giáo viên hướng dẫn: Th.S. Mai Văn Bảy
5. Ngày giao đề tài: Ngày 36/10/2014
6. Ngày hoàn thành: Ngày 10/04/2015
Giáo viên hướng dẫn Sinh viên
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày…tháng… năm 20
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Mai Văn Bảy và cô
Giang Thị Kim Liên đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để em có thể hoàn thành tốt khóa
luận này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong khoa, đặc biệt là các
thầy cô quản lí phòng thí nghiệm đã tạo mọi điều kiện cho em có thể hoàn thành khóa
luận một cách thuận lợi.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các bạn cùng lớp đã giúp đỡ tôi trong việc tìm kiếm
tài liệu và đóng góp ý kiến cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2015
Sinh viên

10
phê, mùn cưa, chitin, cành keo lá tràm… trong số đó cành keo lá tràm được xem như
nguồn nguyên liệu dồi dào, dễ tìm kiếm, giá thành không cao.
Với những ưu điểm của keo lá tràm, chúng tôi đề xuất đề tài “Nghiên cứu khả
năng hấp phụ methylen xanh trên vật liệu hấp phụ điều chế từ cành cây keo lá tràm”.
Đề tài nhằm nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ methylen xanh trong nước thải của
than đốt từ cành cây keo lá tràm, từ đó góp phần tạo thêm một loại chất hấp phụ có giá
thành thấp mà khả năng xử lý hiệu quả.
2. Tính mới của đề tài
Đề xuất một nghiên cứu mới về vật liệu hấp phụ hiệu quả, rẻ tiền cũng như một
ứng dụng mới cho cành cây keo lá tràm.
3. Mục tiêu nghiên cứu
- Khảo sát khả năng hấp phụ methylen xanh của tro keo và các yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình hấp phụ.
- So sánh tính chất và khả năng hấp phụ của than hoạt tính điều chế từ cành keo
lá tràm so với các vật liệu hấp phụ truyền thống khác.
- So sánh khả năng hấp phụ của than hoạt tính điều chế từ cành keo lá tràm với
các vật liệu hấp phụ từ phụ phẩm, phế phẩm của nông nghiệp đã được nghiên cứu
trước đây.
- So sánh khả năng hấp phụ của than hoạt tính điều chế từ cành keo lá tràm với
than hoạt tính thị trường.
- Bước đầu xác định diện tích bề mặt riêng của than hoạt tính điều chế từ cành
keo lá tràm.
4. Phạm vi nghiên cứu
11
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ methylen xanh bằng
vật liệu hấp phụ điều chế từ cành cây keo lá tràm.
5. Phương pháp nghiên cứu
5.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Thu thập tài liệu trong và ngoài nước có liên quan đến nội dung nghiên cứu.

Chương 3: Kết quả và bàn luận.
Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham khảo
13
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Giới thiệu chung về methylen xanh
1.1.1 Cấu tạo, tính chất, sản xuất và ứng dụng của Methylen xanh
1.1.1.1. Cấu tạo, tính chất của Methylen xanh
Công thức phân tử: C
16
H
18
ClN
3
S.3H
2
O
Hình 1.1. Công thức cấu tạo và ảnh của methylen xanh
Xanh methylen là một hợp chất thơm dị vòng, được tổng hợp cách đây hơn 120
năm,công thức hóa học làC16H18N3SCl. Một số tên gọi khác như là
tetramethylthionine chlorhydrate, methylene blue, glutylene, methylthioninium
chloride. Đây là một hợp chất có mày xanh đậm và ổn định ở nhiệt độ phòng. Dạng
dung dịch 1% có pH từ 3-4,5. [14]
Xanh methylen đối kháng với các loại hóa chất mang tính oxy hóa và khử,
kiềm, dichromate, các hợp chất của iod. Khi phân hủy sẽ sinh ra các khí độc như: Cl2,
NO, CO, SO2, CO2, H2S. Xanh methylen nguyên chất 100% dạng bột hoặc tinh thể.
Xanh methylen có thể bị oxy hóa hoặc bị khử và mỗi phân tử của xanh methylen bị
oxy hóa và bị khử khoảng 100 lần/giây. Quá trình này làm tăng tiêu thụ oxy của tế bào.
[17][19].

khi rửa các trang thiết bị điều chế dược phẩm và một lượn nhỏ methylen xanh có thể bị
hao hụt trong quá trình điều chế dược liệu [12].
15
1.1.2.2. Ảnh hưởng của methylen xanh đến môi trường và con người
Bên cạnh những mặt tích cực về tính sát khuẩn nhẹ, có tác dụng trong việc chữa
trị một số bệnh cho người thì nó còn có tác dụng ức chế sinh học khi sử dụng, có thể
gây tan máu cấp, dùng kéo dài có thể dẫn đến thiếu máu do tăng phá hủy hồng
cầu. Người khi tiếp xúc với methylen xanh ở nồng độ lớn có thể thấy buồn nôn, nôn,
đau bụng; chóng mặt, đau đầu, sốt; hạ huyết áp, đau vùng trước tim; kích ứng bàng
quang; da có màu xanh. Methylen xanh cũng gây tác động mạnh theo đường tiêu hóa.
Đặc biệt, khi ăn hoặc uống các sản phẩm có chứa Methylen xanh lượng cao có thể ảnh
hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe vì methylen xanh có khả năng gây tác động mạnh
theo đường tiêu hóa[17][19].
Đối với môi trường nước, khi tiếp nhận một lượng lớn Methylen xanh vào thì
với tính khử trùng của methylen xanh có thể tiêu diệt các loại vi khuẩn có lợi cho sinh
vật trong môi trường nước. Gây các ảnh hưởng xấu đến môi trường nước và hệ sinh
thái sử dụng nguồn nước này [7].
1.2. Cơ sở lý thuyết hấp phụ
1.2.1. Khái niệm
1.2.1.1. Hấp phụ
- Hấp phụ là quá trình tập hợp các phân tử khí, hơi hoặc các phân tử, ion của
một chất lên bề mặt phân chia pha. Bề mặt phân chia pha có thể là lỏng – rắn, khí –
lỏng, khí – rắn [1][5]
- Chất hấp phụ là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử của
pha khác nằm tiếp xúc với nó. Chất hấp phụ có bề mặt riêng càng lớn thì khả năng hấp
phụ càng mạnh. Bề mặt riêng là diện tích bề mặt đơn phân tử tính đối với 1g chất hấp
phụ [1][5].
Chất bị hấp phụ là chất bị hút ra khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề mặt chất
hấp phụ.
16

kiệm được thời gian, không làm vỡ vụn chất hấp phụ và có thể thu hồi chất hấp phụ ở
trạng thái nguyên vẹn [4].
Phương pháp hóa lý có thể thực hiện theo cách: chiết với dung môi, sử dụng
phản ứng oxi hóa - khử, áp đặt các điều kiện làm dịch chuyển cân bằng không có lợi
cho quá trình hấp phụ.
Phương pháp nhiệt: Sử dụng cho các trường hợp chất bị hấp phụ bay hơi hoặc
sản phẩm phân hủy nhiệt của chúng có khả năng bay hơi [4].
Phương pháp vi sinh: là phương pháp tái tạo khả năng hấp phụ của vật liệu hấp
phụ nhờ vi sinh vật [4].
1.2.1.3. Hấp phụ trong môi trường nước
Trong nước, tương tác giữa một chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phức tạp hơn
rất nhiều vì trong hệ có ít nhất ba thành phần gây tương tác: nước, chất hấp phụ và chất
bị hấp phụ. Do sự có mặt của dung môi nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh
tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp phụ. Cặp nào tương tác
mạnh thì hấp phụ xảy ra cho cặp đó. Tính chọn lọc của cặp tương tác phụ thuộc vào
các yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc kỵ nước của chất
hấp phụ, mức độ kỵ nước của các chất bị hấp phụ trong môi trường nước [12].
So với hấp phụ trong pha khí, sự hấp phụ trong môi trường nước thường có tốc
độ chậm hơn nhiều. Đó là do tương tác giữa chất bị hấp phụ với dung môi nước và với
bề mặt chất hấp phụ làm cho quá trình khuếch tán của các phân tử chất tan chậm [12].
Sự hấp phụ trong môi trường nước chịu ảnh hưởng nhiều bởi pH của môi
trường. Sự thay đổi pH không chỉ dẫn đến sự thay đổi về bản chất chất bị hấp phụ (các
chất có tính axit yếu, bazơ yếu hay trung tính phân li khác nhau ở các giá trị pH khác
nhau) mà còn làm ảnh hưởng đến các nhóm chức trên bề mặt chất hấp phụ [12].
18
Hệ hấp phụ trong nước bị chi phối bởi tính chất ưa nước và kỵ nước, là hệ quả
của tương tác giữa chất hấp phụ, chất bị hấp phụ với nước. Một số chất hữu cơ như
hydrocacbon, dẫn xuất halogen của nó có độ tan rất hạn chế trong nước do tính kỵ
nước của chúng. Do tính chất đó chúng luôn có khuynh hướng không chịu hòa hợp, tìm
cách cụm lại với nhau (tạo nhũ) hoặc tìm tới những đối tượng dễ hòa hợp hơn là các

T: Nhiệt độ
P: Áp suất
C: Nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích (mg/l)
1.2.2.1. Dung lượng hấp phụ cân bằng
Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị
khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng trong điều kiện xác định về nồng độ và
nhiệt độ.
(1.2)
Trong đó:
q: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
V: Thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (l)
m: Khối lượng chất bị hấp phụ (g)
C
0
: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm ban đầu (mg/l)
C
cb
: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l)
1.2.2.2. Hiệu suất hấp phụ
Hiệu suất hấp phụ là tỉ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ dung
dịch ban đầu.
(1.3)
20
1.2.3. Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ.
1.2.3.1. Mô hình động học hấp phụ
Đối với hệ hấp phụ lỏng - rắn, động học hấp phụ xảy ra theo một loạt giai đoạn
kế tiếp nhau:
- Chất bị hấp phụ chuyển động tới bề mặt chất hấp phụ. Đây là giai đoạn khuếch
tán trong dung dịch.
- Phần tử chất bị hấp phụ chuyển động tới bề mặt ngoài của chất hấp phụ chứa

e
: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
q
m
: Dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)
θ : Độ che phủ
C
e
: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l)
K
L
: Hằng số Langmuir (1/mg)
Phương trình Langmuir chỉ ra hai tính chất đặc trưng của hệ :
+ Trong vùng nồng độ nhỏ K
L
.C
e
<< 1 thì q
e
= q
m
.K
L
.C
e
mô tả vùng hấp phụ
tuyến tính.
+ Trong vùng nồng độ lớn K
L
.C

Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của C
e
/q
e
vào C
e
sẽ xác định được các
hằng số q
m
, K
L
trong phương trình.
(1.6)
(1.7)
Từ giá trị q
m
ta sẽ tính được hằng số K
L
.
1.2.3.4. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Henry
23
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Henry là phương trình đơn giản mô tả sự
tương quan tuyến tính giữa lượng chất bị hấp phụ trên bề mặt pha rắn và nồng độ hoặc
áp suất của chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Henry có dạng:
a = K.P (1.8)
hay q = K.C
e
(1.9)
Trong đó:

giá trị K
F
, n.
24
1.2.4. Động học hấp phụ
Động học hấp phụ là một bộ thông số quan trọng trong việc áp dụng các quá
trình hấp phụ vào xử lý nước, nó dùng để dự đoán tốc độ tách chất ô nhiễm ra khỏi
dung dịch nước. Tuy nhiên các tham số động học thực rất khó xác định vì quá trình hấp
phụ rất phức tạp, vì vậy người ta thướng áp dụng các phương trình động học hình thức
để xác định các hằng số tốc độ biểu kiến. Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng 2
mô hình động học là phương trình động học biểu kiến bậc 1 (pseudo-first order) và
phương trình động học biểu kiến bậc 2 (pseudo-second order).
Phương trình động học biểu kiến bậc 1 dạng tuyến tính được biểu diễn như sau:
ln(q
e
– q
t
) = ln (q
e
) – k
1
t (1.12)
Phương trình động học biểu kiến bậc 2 dạng tuyến tính :
(1.13)
Trong đó: q
e
: là động lực hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g); q
t
là động lực
hấp phụ tại thời điểm t (mg/g); k

khuếch đại đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sóng trên màn hình. Mỗi điểm trên
mẫu nghiên cứu cho một điểm trên màn hình. Độ sáng tối trên màn hình tùy thuộc
lượng điện tử thứ cấp phát ra tới bộ thu, đồng thời còn phụ thuộc sự khuyết tật bề mặt
của mẫu nghiên cứu. Đặc biệt, do sự hội tụ các chùm tia nên có thể nghiên cứu cả phần
bên trong của vật chất.
Đối với phương pháp này, độ phân giải của phép tán xạ có thể tới 0,01x10
-6
m.
Do đó, phương pháp này thường dùng để nghiên cứu những khoáng vật phân tán nhỏ,
kích thước dưới 10
-6
m với hiệu quả rất cao.
1.2.6. Phương pháp trắc quang phân tử UV-VIS
1.2.6.1. Giới thiệu về phương pháp trắc quang phân tử UV-VIS
Phương pháp trắc quang phân tử UV-VIS là phương pháp dựa trên sự so
sánh cường độ màu của dung dịch nghiên cứu với cường độ màu của dung dịch tiêu
chuẩn có nồng độ xác định.
Cơ sở lý thuyết của phương pháp là định luật Lambert - Beer:
I = I
o
.10
-ε.l.C
(1.5)
Mật độ quang: D = lg
I
I
0
= ε.l.C (1.6)
Hay: D = K.C (1.7)
Trong đó: