ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM VĂN TUẤN
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ
Fe(III), Cr(VI), Mn(II), Ni(II) C
ỦA ĐÁ ONG
TỰ NHIÊN VÀ QUẶNG APATIT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014
GS.TS. Trần Tứ Hiếu
Hà Nội - 2014 i
LỜI CẢM ƠN
Với tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn GS. TS Trần Tứ Hiếu
- người thầy đã giao đề tài và hướng dẫn em hoàn thiện luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm và giúp đỡ quý báu của
PGS. TS Tạ Thị Thảo và PGS.TS. Nguyễn Xuân Trung.
Em xin cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Hóa Phân tích - Khoa
Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã
tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu. Hà Nội, tháng 12 năm 2014
Học viên Phạm Văn Tuấn
1.5.1. Các khái niệm 13
1.5.2. Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ 15
1.5.3. Quá trình hấp phụ động trên cột 16
1.5.4. Hấp phụ trong
môi
trường
nước
18
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 22
2.1. Đối tượng và mục tiêu 22
2.2. Nội dung nghiên cứu …………………………………………………………22
2.3. Phương pháp nghiên cứu ……………………………………………… ……22
2.4. Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm và hoá chất 23
2.4.1. Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm 23
2.4.2. Hoá chất 24
2.5.1. Chuẩn bị vật liệu 25
2.5.2. Xác định các tính chất vật lý của vật liệu ……………………………… 25
2.5.3. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Fe(III), Cr(VI), Mn(II), Ni(II) theo
phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis 26
2.5.3.1. Khảo sát khoảng tuyến tính của Fe(III), Cr(VI), Mn(II), Ni(II) 26
3.3.2.2. Đánh giá phương trình hồi quy của đường chuẩn 42
3.3.3. Đánh giá độ chính xác của phép phân tích 45
3.4. Nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ Fe(III), Cr(VI), Mn(II), Ni(II) của các
vật liệu theo phương pháp tĩnh 47
3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của các vật liệu……….50
3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến cân bằng hấp phụ 50
3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt vật liệu đến khả năng hấp phụ 52
3.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ 53
3.4.5. Ảnh hưởng của nồng độ đầu 56
3.4.6. Đánh giá khả năng hấp phụ Fe(III), Cr(VI), Mn(II), Ni(II) của các vật liệu 66
3.5. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Fe(III), Cr(VI), Mn(II), Ni(II) của đá ong tự
nhiên và quặng apatit theo phương pháp động …………………………… 67
KẾT LUẬN 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO 68
iv
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Một số thông số vật lý của đá ong tự nhiên và quặng apatit 34
Bảng 3.14. Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir của các ion 60
Bảng 3.15. Các thông số hấp phụ theo mô hình Freundlich của đá ong tự nhiên
và quặng apatit 66
Bảng 3.16. Hàm lượng Fe(III), Cr(VI), Mn(II) và Ni(II) hấp phụ của đá ong tự
nhiên theo phương pháp động 64
Bảng 3.17. Hàm lượng Fe(III), Cr(VI), Mn(II) và Ni(II) hấp phụ của quặng apatit
theo phương pháp động 65
v
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Mô hình cột hấp phụ 17
Hình 1.2. Dạng đường cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ trên cột hấp phụ
theo thời gian 18
Hình 3.1. Ảnh SEM của đá ong tự nhiên và quặng apatit 34
Hình 3.2. Phổ hồng ngoại của đá ong tự nhiên 35
Hình 3.3. Phổ hồng ngoại của quặng apatit 35
Hình 3.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X của đá ong tự nhiên 36
Hình 3.5. Giản đồ nhiễu xạ tia X của quặng apatit 37
Hình 3.7. Đồ thị phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nông độ Fe(III) 40vi
Hình 3.21. Ảnh hưởng của nồng độ đầu của các ion đến dung lượng hấp phụ của đá
ong tự nhiên 59
Hình 3.22. Ảnh hưởng của nồng độ đầu của các ion đến dung lượng hấp phụ của
quặng apatit 60
Hình 3.23. Sự phụ thuộc C
cb/q
vào C
cb
của Fe(III), Cr(VI), Mn(II) và Ni(II) đối với
đá ong tự nhiên 60
Hình 3.24. Sự phụ thuộc C
cb/q
vào C
cb
của Fe(III), Cr(VI), Mn(II) và Ni(II) đối với
quặng apatit 60
Hình 3.25. Sự phụ thuộc Ln(q) vào Ln(C
cb
) của Fe(III), Cr(VI), Mn(II) và Ni(II) đối
với đá ong tự nhiên 65
Hình 3.26. Sự phụ thuộc Ln(q) vào Ln(C
cb
) của Fe(III), Cr(VI), Mn(II) và Ni(II) đối
với quặng apatit 65
Hình 3.27. Khả năng hấp phụ động Fe(III), Cr(VI), Mn(II) và Ni(II) của đá ong tự
thành thị đã làm cho tình trạng ô nhiễm môi trường, nhất là môi trường nước ngày
càng trở nên nghiêm trọng. Các ion kim loại nặng là những nguyên tố vi lượng cần
thiết cho cơ thể sống. Tuy nhiên, khi vượt quá giới hạn cho phép, chúng thể hiện
độc tính cao và gây ảnh hưởng lớn đối với sức khoẻ của con người. Do đó, việc xác
định hàm lượng các ion kim loại nặng trong các nguồn nước, từ đó hướng tới mục
đích xử lý chúng đã và đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.
Các ion kim loại nặng có trong các nguồn nước có thể được xử lý bằng một số
phương pháp như phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion, phương pháp
keo tụ Trong các phương pháp đó, phương pháp hấp phụ tỏ ra có nhiều ưu việt bởi
tính kinh tế, tính hiệu quả, thao tác đơn giản và dễ thực hiện. Trong phương pháp
hấp phụ, các nhà khoa học thường hướng tới việc sử dụng các vật liệu có nguồn gốc
tự nhiên, vì các vật liệu này có giá thành rẻ và khá thân thiện với môi trường.
Đá ong là nguồn khoáng liệu rất phổ biến ở Việt Nam, đặc biệt là ở vùng đồng
bằng Bắc Bộ và có đặc tính hấp phụ. Cho đến nay, đã có một số công trình nghiên
cứu khả năng hấp ion kim loại nặng của đá ong tự nhiên và đá ong biến tính. Quặng
apatit cũng có một trữ lượng lớn ở Lào Cai và cũng có đặc tính hấp phụ. Hiện nay,
số công trình nghiên cứu khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng của loại quặng
này còn rất ít. Xuất phát từ những lý do đó, chúng tôi đã chọn đề tài:
“Nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ Fe(III), Cr(VI), Mn(II) và Ni(II)
của đá ong tự nhiên và quặng apatit ”. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
3
chế tạo được có dạng hình cầu, đồng
đều, kích thước nanomet và diện tích bề mặt riêng là 176,2 m
2
/g. Tác giả đã khảo sát
một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ Mn(II) của vật liệu hấp phụ bằng
phương pháp tĩnh với thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 150 phút, pH = 4,5; dung
lượng hấp phụ Mn(II) cực đại là 35,253mg/g [12].
Tác giả Nguyễn Thùy Dương đã nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim
loại nặng trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc và thăm dò xử lí môi trường. Kết quả
nghiên cứu cho thấy: pH tối ưu cho sự hấp phụ Mn(II) và Cu(II) lần lượt là 5,0 và
4,0 Dung lượng hấp phụ cực đại đối với Mn(II) và Cu(II) lần lượt là 3,04mg/g và
7,67mg/g [5].
Tác giả Lihui Huang và cộng sự đã nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni(II) của
cacbon hoạt tính có nguồn gốc từ thân cây sen được hoạt hóa bằng axit photphoric. 3
Kết quả nghiên cứu cho thấy diện tích bề mặt riêng của vật liệu hấp phụ là 122 m
2
/g,
dung lượng hấp phụ Ni(II) cực đại là 31,45mg/g [27].
Tác giả Shitong Yang và cộng sự đã nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni(II) trên
vật liệu cacbon ống nano đa vách. Sự ảnh hưởng của thời gian, pH, ion lạ và PAA
(polyacrylic acid) đến khả năng hấp phụ Ni(II) của vật liệu đã được nghiên cứu. Khi
pH tăng từ 2-9 thì hiệu suất hấp phụ Ni(II) tăng từ 0-99%, thời gian đạt cân bằng hấp
phụ là 2h. Khi pH < 8 thì PAA ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Ni(II) của vật liệu.
Khi pH>8 thì PAA hầu như không gây ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ Ni(II) của vật
liệu [33].
Tác giả Atul Kumar Kushwaha và cộng sự đã nghiên cứu sự hấp phụ Ni(II),
) bằng hạt vật liệu chế tạo từ bùn đỏ theo phương
pháp hấp phụ cột. Kết quả nghiên cứu cho thấy, với nồng độ ban đầu của Cd
2+
là
1,11mg/L (cao gấp 22 lần giới hạn cho phép theo quy chuẩn Việt Nam hiện hành)
thì khả năng hấp phụ Cd
2+
trên cột vật liệu gần như không đổi theo thời gian, phần
trăm hấp phụ của Cd
2+
lên đến 90% với tổng thể tích dung dịch Cd
2+
chảy qua cột là 4
47 lít trong thời gian 17 ngày. Dung lượng hấp phụ Cd
2+
trên cột vật liệu đạt
943mg/kg [3].
Tác giả Lưu Minh Đại và cộng sự đã nghiên cứu ứng dụng vật liệu oxit hỗn hợp
Fe-Mn trên nền cát thạch anh để hấp phụ asen. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã
chế tạo thành công vật liệu hấp phụ oxit nano hệ Fe-Mn/SiO
2
bằng phương pháp gây
đốt cháy gel PVA ở tỉ lệ mol Fe/Mn = 9/1. Dung lượng hấp phụ cực đại đạt 1,81mg/g
đối với As(III); 2,01mg/g đối với As(V) và dung lượng hấp phụ động an toàn đạt
0,1mg/g [6].
Tác giả Phạm Thị Hà đã nghiên cứu khả năng hấp phụ Fe(III), Ni(II), Cr(VI)
của vật liệu oxit nano MnO
tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir. Dung lượng hấp phụ Cr(VI) và Ni(II) xác
định được theo mô hình Langmuir lần lượt là 1,692mg/g và 1,845mg/g [13].
Tác giả Đỗ Trà Hương đã nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu
2+
, Ni
2+
của than
bùn Việt Yên - Bắc Giang. Khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp
phụ Cu
2+
, Ni
2+
của vật liệu đã được tác giả nghiên cứu. Các kết quả nghiên cứu chỉ ra
rằng, sự hấp phụ Cu
2+
, Ni
2+
trên than bùn Việt Yên - Bắc Giang tuân theo mô hình
đẳng nhiệt Langmuir. Dung lượng hấp phụ Cu
2+
, Ni
2+
xác định được theo mô hình
Langmuir lần lượt là 10,49mg/g và 15,65/g [11].
Zeolit là một loại khoáng tự nhiên có khả năng hấp phụ các ion kim loại
nặng. Zeolit là những tinh thể aluminosilicat của kim loại kiềm và kiềm thổ, có cấu
trúc tứ diện và được nối với nhau bởi các nguyên tử oxi ở các đỉnh tứ diện. Trong tự
nhiên có khoảng 40 loại zeolit. Dung lượng hấp phụ một số ion kim loại nặng của
hai zeolit tiêu biểu là clinoptilolite và charbazite philipsite đã được nghiên cứu.
Dung lượng hấp phụ: Cd
0,72mg/g đối với Cd
2+
và 4,98mg/g đối với Zn
2+
. Dung
lượng hấp phụ Pb
2+
, Cd
2+
và Zn
2+
của kaolinite lần lượt là: 0,12; 0,32 và 1,25mg/g. 6
Đối với bentonit, khả năng hấp phụ Cd
2+
, Zn
2+
, Cr(VI) và Sr
2+
lần lượt đạt 1,41;
4,54; 0,57 và 2,94mg/g [35, 36].
Tác giả Omer Yavuz và cộng sự đã nghiên cứu khả năng tách loại đồng, niken,
coban và mangan trong dung dịch nước của cao lanh. Dung lượng hấp phụ cũng
như các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ các kim loại trên đã được nghiên
cứu [29].
Mặc dù dung lượng hấp phụ các ion kim loại của các vật liệu này không cao
nhưng do có giá thành rẻ (khoảng 0,1USD/1kg) nên chúng vẫn thu hút được sự
7
và khả năng ứng dụng trong phân tích xác định các ion kim loại: Cu(II), Pb(II),
Cd(II), Co(II), Ni(II) [18].
Quặng apatit
Apatit là một nhóm các khoáng vật photphat gồm hidroxylapatit, floroapatit,
cloroapatit. Các loại apatit này được gọi tên do trong thành phần tinh thể của chúng
có chứa các ion OH
-
, F
-
và Cl
-
. Công thức chung của apatit thường được biểu diễn
theo dạng nhóm thành phần như Ca
5
(PO
4
)
3
(OH, F, Cl), hoặc theo công thức riêng
của từng loại khoáng vật riêng lẻ tương ứng như: Ca
5
(PO
4
)
3
(OH), Ca
5
O
5
, F,
CaO. Tùy thuộc vào sự phân loại quặng mà tỷ lệ thành phần của chúng khác nhau.
Quặng apatit Lào Cai được phân ra thành 04 loại, trong đó quặng loại I và loại
III là quặng phong hoá thứ sinh, được làm giàu tự nhiên nên quặng mềm và xốp hơn
quặng nguyên sinh. Quặng loại II và IV là quặng apatit cacbonat nguyên sinh, nằm
dưới đới phong hoá, cần qua xử lý tuyển, làm giàu. Về thành phần, quặng loại I là
quặng apatit gần đơn khoáng, có hàm lượng P
2
O
5
đạt 28-36%; loại II là quặng apatit
– đôlômit, có hàm lượng P
2
O
5
từ 20-26%; loại III là quặng apatit – thạch anh, có
hàm lượng P
2
O
5
từ 14-16% và loại IV là quặng apatit – đôlômit – thạch anh, có hàm
lượng P
2
O
5
từ 10-13%. Trữ lượng quặng loại I là 35,65; loại II là 813,69; loại III là
196,11 và loại IV là 1364,71 triệu tấn. Từ lâu, ngành công nghiệp sản xuất phân
supe photphat ở nước ta và gần đây là phân bón diamoniphotphat (DAP) sử dụng
vào môi trường nước
Sắt, crom, mangan, niken là các kim loại nặng. Các kim loại nặng có mặt ở hầu
hết các đối tượng trong tự nhiên, tùy thuộc vào bản chất của mỗi kim loại mà sự
phân bố cũng như các dạng tồn tại và vai trò của chúng trong cuộc sống là khác
nhau. Một số kim loại nặng ở hàm lượng nhỏ là nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự
sinh trưởng và phát triển của con người và sinh vật. Tuy nhiên, khi hàm lượng của
chúng vượt quá tiêu chuẩn cho phép, chúng tích lũy trong cơ thể, gây độc hại cho
sinh vật và là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường [14].
Sắt
Trong tự nhiên, sắt ở trạng thái tự do trong các mảnh thiên thạch. Những hợp
chất của sắt tồn tại dưới dạng quặng sắt rất phong phú. Sắt chiếm tới 5% khối lượng
vỏ trái đất.
Sắt có mặt trong hồng cầu của máu làm nhiệm vụ chuyển tải oxi đến các tế bào
cơ thể để duy trì sự sống của người và động vật [7]. Tuy nhiên khi tích luỹ trong cơ
thể với hàm lượng cao sắt sẽ thể hiện độc tính với các triệu chứng như chán ăn, tiểu
ít, tiêu chảy, tắc nghẽn mạch máu
Sắt thường được phát hiện trong nước thải sinh hoạt, đặc biệt là nước thải của
các khu công nghiệp sản xuất gang, thép Do đó, nước thải sinh hoạt, nước thải của
các khu công nghiệp sản xuất gang, thép là nguồn gốc phát tán kim loại sắt vào môi
trường nước.
Crom
Crom có màu trắng ánh bạc, rất cứng, khó nóng chảy. Trong tự nhiên không có
crom ở dạng nguyên chất mà chỉ có crom ở dạng hợp chất, crom chiếm khoảng
0,03% khối lượng của vỏ trái đất. 9
Crom có thể có mặt trong nước mặt và nước ngầm. Crom trong nước thải thường
gặp ở dạng Cr(III) và Cr(VI). Cr(III) ít độc hơn nhiều so với Cr(VI). Crom xâm nhập
vào cơ thể theo ba con đường: hô hấp, tiêu hoá và da. Crom có vai trò quan trọng
10
Niken
Trong vỏ Trái Đất, niken chiếm khoảng 0,03% so với tổng số các nguyên tử và
chiếm khoảng 2,96% khối lượng vỏ Trái Đất. Những khoáng vật quan trọng của
niken là nikelin (NiAS), milerit (NiS) và penladit ((Fe,Ni)
9
S
8
). Niken là nguyên tố
thuộc nhóm VIIIB, chu kì 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn. Niken có màu trắng
bạc, bề mặt bóng láng, đặc tính cơ học là cứng, dễ dát mỏng, dễ uốn và dễ kéo sợi.
Đối với thực vật, niken không độc bằng thủy ngân, cadimi nhưng độc hơn chì,
kẽm. Ở nồng độ 0,1- 0,5 mg/L niken làm giảm đáng kể quá trình phát triển và quang
hợp của thực vật. Sự thể hiện độc tính của niken đối với thực vật thay đổi theo từng
loài. Đối với các loài động vật sống trong nước như tôm, cá… thì độc tính của niken
cũng ít hơn so với thủy ngân, đồng, cadimi… Khi có sự tương tác cạnh tranh với
các cation khác có trong nước thì độc tính của niken giảm đáng kể [7]. Niken xâm
nhập vào cơ thể người chủ yếu qua đường hô hấp. Khi bị nhiễm độc niken, các
enzym mất hoạt tính, cản trở quá trình tổng hợp protein của cơ thể và gây ra các
triệu chứng khó chịu, buồn nôn, đau đầu… Nếu tiếp xúc nhiều sẽ ảnh hưởng đến
phổi, hệ thần kinh trung ương, gan, thận và có thể gây ra các chứng bệnh kinh
niên… Ngoài ra, niken có thể gây ra các bệnh về da, nếu da tiếp xúc lâu dài với
niken sẽ gây hiện tượng viêm da, xuất hiện dị ứng ở một số người [18].
Hơn 80% niken được sản xuất hàng năm được dùng để chế tạo hợp kim.
Những hợp kim quan trọng chứa niken thường được sử dụng rộng rãi là nicrom,
nikelin (31% Ni), constatan (40% Ni và 60% Cu) và monen (69% Ni; 28% Cu;
2,5% Fe; 1,5% Mn). Do các hợp kim này rất bền với hóa chất nên chúng được sử
dụng để sản xuất một số thiết bị hóa học như các hợp kim chống ăn mòn, các vật
sau khi làm giàu chúng nhờ cộng kết lên scandi hydroxit ở pH trong khoảng 8 ÷ 10.
Để xác định các kim loại Cu, Pb, Cd, Co, Ni, Mn… trong nước bằng phương
pháp F-AAS, các tác giả Hirotoshi Sato và Joichi UEDA đã tiến hành cộng kết
lượng vết các ion kim loại này lên bitmut(III) dietyldithiocacbarmat ở pH bằng 9,0.
Nhìn chung, phương pháp kết tủa, cộng kết có ưu điểm là: thao tác tiến hành
thí nghiệm đơn giản, tách các chất với hiệu quả cao, nền mẫu phân tích được
chuyển từ phức tạp sang đơn giản Tuy nhiên, nhược điểm chính của phương pháp
là mất nhiều thời gian và cần chất cộng kết có độ tinh khiết cao nên cũng ít được sử
dụng.
1.4.2. Phương pháp chiết lỏng – lỏng
Sự tách và làm giàu chất bằng phương pháp chiết lỏng-lỏng có nhiều ưu
điểm so với một số phương pháp làm giàu khác và sự kết hợp giữa phương pháp
này với các phương pháp xác định tiếp theo như phương pháp trắc quang, phương
pháp cực phổ có ý nghĩa rất lớn trong phân tích.
Dưới đây là một số hệ chiết thường được dùng trong tách, làm giàu các kim
loại Cu, Pb, Cd :
+ Hệ chiết Cu, Pb, Cd-dithizonat trong CCl
4
hoặc CHCl
3
, sau đó xác định
chúng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis).
+ Có thể chiết phức halogenua hoặc thioxinat cadimi vào dung môi hữu cơ
như: cyclohexanol; metyl iso butyl xeton-MIBK hay dietyl ete 12
+ Có thể chiết Pb
2+
, Cu
Ngoài pha tĩnh chiết là than hoạt tính được hoạt hoá, còn rất nhiều loại pha
tĩnh khác đã được các tác giả sử dụng để tách và làm giàu các kim loại nặng. 13
Tác giả Serife Tokalioglu và cộng sự [31] đã sử dụng nhựa Amberlit XAD-
16 để làm cột chiết pha rắn, sau đó sử dụng cột chiết này để tách và làm giàu các
ion kim loại nặng (Cu, Pb, Cd, Cr, Ni ) trong nước hồ. Các ion kim loại được giải
hấp bằng dung dịch HCl 1M trong axeton. XAD là sản phẩm đồng trùng hợp
polystyren divinylbenzen, có khả năng chịu mài mòn tốt, có độ bền, độ xốp cao và
diện tích bề mặt riêng lớn (825m
2
/g).
Các tác giả Sibel Saracoglu, Mustafa Soylak, Umit Divrikli và Latif Elci đã
rất thành công khi sử dụng nhựa Chromosorb 102 (sản phẩm đồng trùng hợp
styrendivinylbenzen, có diện tích bề mặt 300 400m
2
/g và kích thước hạt 80
100mest) để nhồi cột, thực hiện tách các kim loại Cu, Fe, Pb, Cd, Co, Ni trong các
sản phẩm sữa và sôđa đóng gói [32].
Azeredo và cộng sự đã tạo cột SPE với chất mang là silica phủ 8-
hydroquinolin để tách và làm giàu Cu
2+
, Zn
2+
, sau đó xác định chúng bằng phương
pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa [21].
Còn tác giả Bortolli và cộng sự [22] thì thực hiện tách, làm giàu Cd, Cu, Co
theo phương pháp SPE bằng cách cho các ion kim loại tạo phức với
dietyldithiocacbamat sau đó hấp phụ lên pha tĩnh C18. Các ion kim loại được rửa
chất rắn.
- Sử dụng tác nhân là vi sinh vật.
- Tăng nhiệt độ, thay đổi bản chất tương tác của hệ thống thông qua thay đổi pH của
môi trường.
Dựa trên nguyên tắc giải hấp phụ nêu trên, một số phương pháp tái sinh
vật liệu hấp phụ đã được sử dụng: phương pháp nhiệt, phương pháp hoá lý,
phương pháp vi sinh [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 ở điều kiện xác định về nồng độ và
nhiệt độ. Dung lượng hấp phụ được tính theo công thức:
m
).VC(C
q
cbo
(1.1)
Trong đó:
q: dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g).
V: thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (L). 15
m: Khối lượng chất hấp phụ (g).
C
o
: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L).
C
cb
Ckq
1
.
(1.2)
Hoặc dạng phương trình đường thẳng:
cb
C
n
kq lg
1
lglg
(1.3)
Trong đó: k: hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ, diện tích bề mặt và các yếu tố khác
n: hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ và luôn lớn hơn 1
Phương trình Freundlich phản ánh khá sát số liệu thực nghiệm cho vùng ban
đầu và vùng giữa của đường hấp phụ đẳng nhiệt tức là ở vùng nồng độ thấp của chất 16
bị hấp phụ.
* Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dạng:
cb
cb
max
b.C1
b.C
qq
(1.5)
Phương trình Langmuir được đặc trưng bằng tham số R
L
R
L
= 1/(1+b.C
0
) (1.6)
0< R
L
<1 thì sự hấp phụ là thuận lợi, R
L
>1 thì sự hấp phụ là không thuận lợi,
và R
L
=1 thì sự hấp phụ là tuyến tính.
1.5.3. Quá trình hấp phụ động trên cột
Quá trình hấp phụ động trên cột được mô tả như sau:
Cho một dòng khí hay dung dịch chứa chất bị hấp phụ qua cột hấp phụ. Sau
một thời gian thì cột hấp phụ chia làm ba vùng:
Vùng 1: Chất hấp phụ đã bão hòa và đạt trạng thái cân bằng. Nồng độ chất bị
hấp phụ ở đây bằng nồng độ của nó ở lối vào.
Vùng 2: Nồng độ chất bị hấp phụ thay đổi từ giá trị nồng độ ban đầu tới
không.
Vùng 3: Vùng mà quá trình hấp phụ chưa xảy ra, nồng độ chất bị hấp phụ
bằng không.
Copyright: Tài liệu đại học ©