TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƢ PHẠM
------
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Pb2+
TRÊN VẬT LIỆU CHẾ TẠO TỪ BÃ ĐẬU NÀNH
Chuyên ngành Sƣ phạm Hóa học
Giáo viên hƣớng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
ThS. NGUYỄN MỘNG HOÀNG
TRẦN THỊ BẢO QUỲNH
MSSV: 2111848
Lớp Sƣ phạm Hóa học K37
CẦN THƠ – 2015
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: ThS. Nguyễn Mộng Hoàng
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
1. Hình thức
Đề tài gồm 41 trang không kể phần mục lục và phụ lục. Văn bản đƣợc trình bày
cẩn thận và rõ ràng; in ấn đẹp, trang nhã và đúng quy cách.
2. Nội dung
Trong phần mở đầu, tác giả đã nêu rõ và cụ thể mục tiêu và giới hạn của đề tài,
phƣơng pháp và phƣơng tiện nghiên cứu.
Trong phần tổng quan, tác giả đã nêu đƣợc một số lý thuyết cơ bản làm cơ sở
cho quy trình thực nghiệm. Một số công trình nghiên cứu tƣơng tự đã đƣợc nêu thêm
để củng cố tính khoa học của phần thực nghiệm và thảo luận kết quả.
Đề tài nghiên cứu khả năng tăng độ hấp phụ của bã đầu nành đƣợc biến tính
bằng axit xitric đối với ion Pb2+. Qui trình chế tạo ở mức độ phòng thí nghiệm và kiểm
tra khả năng hấp phụ với một số yếu tố ảnh hƣởng của sản phẩm khá rõ ràng và hợp lí.
Các kết quả thực nghiệm cho thấy bã đậu nành biến tính đã tăng khả năng hấp phụ rõ
rệt.
Đây là đề tài có tính thực tiễn, nhiều khả năng ứng dụng thực tế. Tuy nhiên, kết
quả của đề tài chƣa đề cập đến hiệu suấy và chi phí sản xuất sản phẩm nên khả năng sử
dụng sản phẩm trong thực tế chƣa đƣợc làm rõ.
Nhìn chung, tác giả đã hoàn thành tốt mục tiêu của đề tài đã đề ra.
Cần Thơ, ngày …… tháng …… năm 2015
Cán bộ phản biện
PHAN THÀNH CHUNG
SV: Trần Thị Bảo Quỳnh
Trang ii
Khóa luận tốt nghiệp
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: ThS. Nguyễn Mộng Hoàng
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài nghiên cứu này, ngoài sự nỗ
lực của bản thân, tôi còn nhận đƣợc sự động viên, hỗ trợ và giúp đỡ tận tình của thầy
cô, gia đình và bạn bè. Với sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc tôi xin gửi lời cảm ơn
chân thành đến:
- Thầy Nguyễn Mộng Hoàng đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ để tôi hoàn thành
đề tài.
- Cô Phan Thị Ngọc Mai, thầy Nguyễn Điền Trung đã tận tình giúp đỡ, đóng
góp ý kiến và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
- Quý thầy, cô trong bộ môn Sƣ phạm Hóa học – Khoa Sƣ phạm – Trƣờng Đại
học Cần Thơ đã truyền đạt cho tôi những kiến thức nền tảng trong suốt quá trình học
tập tại trƣờng cũng nhƣ tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể thực hiện học phần Luận
văn tốt nghiệp.
- Gia đình, bạn bè và tập thể lớp Sƣ phạm Hóa học K37 đã luôn động viên, giúp
đỡ em trên nhiều phƣơng diện và luôn đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
SV: Trần Thị Bảo Quỳnh
Trang iv
Khóa luận tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................. x
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... xi
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................xii
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1.
Lý do chọn đề tài............................................................................................... 1
2.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài .......................................................................... 2
3.
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 2
4.
Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................... 2
5.
Cấu trúc luận văn .............................................................................................. 2
PHẦN NỘI DUNG ...................................................................................................... 3
Chƣơng 1:
TỔNG QUAN ...................................................................................... 3
1.1. Vai trò của nguồn nƣớc, sự ô nhiễm nguồn nƣớc và ảnh hƣởng của sự ô nhiễm
1.1.4.2.
Nguồn gốc phát sinh .......................................................................... 5
1.1.4.3.
Độc tính của chì................................................................................. 6
1.2. Một số phƣơng pháp xử lý nguồn nƣớc bị ô nhiễm bởi kim loại nặng ............... 7
1.2.1.
Phƣơng pháp kết tủa ................................................................................. 7
1.2.2.
Phƣơng pháo trao đổi ion ......................................................................... 8
1.2.3.
Phƣơng pháp điện hóa ............................................................................. 8
1.2.4.
Phƣơng pháp oxi hóa khử ......................................................................... 8
1.2.5.
Phƣơng pháp sinh học .............................................................................. 8
1.2.6.
Hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc ............................................................. 13
1.3.5.
Cân bằng hấp phụ - các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt .............................. 14
1.4. Phƣơng pháp định lƣợng kim loại ................................................................... 17
1.5. Giới thiệu về cây đậu nành .............................................................................. 19
1.5.1.
Nguồn gốc và lịch sử phát triển của cây đậu nành .................................. 19
1.5.1.1.
Trên thế giới .................................................................................... 19
1.5.1.2.
Ở Việt Nam ..................................................................................... 20
1.5.2.
Thành phần hóa học của cây đậu nành ................................................... 20
SV: Trần Thị Bảo Quỳnh
Trang vii
Khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP ................................................... 25
2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ của VLHP .................... 25
2.5.1.
Ảnh hƣởng của thời gian ........................................................................ 25
2.5.2.
Ảnh hƣởng của pH ................................................................................. 26
2.5.3.
Ảnh hƣởng của lƣợng VLHP .................................................................. 26
2.5.4.
Ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch đầu – cân bằng hấp phụ ................... 26
2.6. Xác định độ hấp phụ cực đại và hằng số cân bằng hấp phụ theo mô hình hấp
phụ đẳng nhiệt Langmuir ........................................................................................ 27
Chƣơng 3:
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 28
3.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ axit xitric lên quá trình biến tính ..... 28
3.2. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ và bã đậu nành nguyên
liệu ........................................................................................................................ 29
3.2.1.
Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch đầu – cân bằng hấp
phụ
............................................................................................................... 35
3.3.5.
Xác định độ hấp phụ cực đại và hằng số cân bằng hấp phụ theo mô hình
hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir .............................................................................. 36
Chƣơng 4:
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 39
4.1. Kết luận .......................................................................................................... 39
4.2. Kiến nghị ........................................................................................................ 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 40
SV: Trần Thị Bảo Quỳnh
Trang ix
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: ThS. Nguyễn Mộng Hoàng
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
.................................................................................................................................. 31
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ của VLHP ....... 33
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của lƣợng VLHP đến khả năng hấp phụ của
VLHP ........................................................................................................................ 34
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của
VLHP ........................................................................................................................ 36
Hình 3.6. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đới với ion Pb2+................................ 37
Hình 3.7. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dƣới dạng tuyến tính của VLHP đối
với ion Pb2+................................................................................................................ 38
SV: Trần Thị Bảo Quỳnh
Trang xi
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: ThS. Nguyễn Mộng Hoàng
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Hàm lƣợng trung bình chì của một số khoáng chất .................................. 6
Bảng 1.2: Tác động độc hại của chì lên các cơ quan ................................................ 7
Bảng 1.3: Một số đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ thƣờng gặp ........................................ 15
Bảng 1.4: Thành phần và hàm lƣợng Glucid của hạt đậu nành ............................... 21
Bảng 3.1: Ảnh hƣởng của nồng độ axit xitric lên quá trình biến tính ...................... 28
Bảng 3.2: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của bã đậu nành nguyên liệu............ 29
Bảng 3.3: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của VLHP ....................................... 30
Bảng 3.4: So sánh độ hấp phụ, hiệu suất hấp phụ của bã nguyên liệu và VLHP. ..... 30
Bảng 3.5: Ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ ion Pb2+ của VLHP ...... 31
Bảng 3.6: Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ ion Pb2+ của VLHP ............... 32
Đã có nhiều phƣơng pháp để loại bỏ kim loại nặng ra khỏi môi trƣờng nƣớc
nhƣ: phƣơng pháp hóa lý (phƣơng pháp hấp phụ, phƣơng pháp trao đổi ion, …),
phƣơng pháp sinh hóa, phƣơng pháp hóa học, …. Trong đó, phƣơng pháp hấp phụ - sử
dụng vật liệu hấp phụ (VLHP) chế tạo từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên, các phụ
phẩm nông nghiệp, công nghiệp nhƣ: vỏ lạc, xơ dừa, lõi ngô, rơm rạ, bã mía, bã đậu
nành, … để tách, loại bỏ các kim loại nặng trong nƣớc đã đƣợc nhiều tác giả trên thế
giới cũng nhƣ trong nƣớc nghiên cứu. Phƣơng pháp này có ƣu điểm là sử dụng nguồn
nguyên liệu dễ kiếm, rẻ tiền và thân thiện với môi trƣờng.
Một trong các phụ phẩm công nghiệp có khối lƣợng lớn ở nƣớc ta hiện nay là
bã đậu nành. Mặc dù bã đậu nành có giá trị dinh dƣỡng, kinh tế rất cao nhƣng hiện nay
nó chủ yếu đƣợc dùng làm thức ăn cho gia súc. Bã đậu nành chứa thành phần chủ yếu
là chất xơ cũng là một trong những nguyên liệu có tiềm năng để chế tạo vật liệu hấp
phụ để hấp phụ một số kim loại nặng trong nƣớc.
SV: Trần Thị Bảo Quỳnh
Trang 1
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: ThS. Nguyễn Mộng Hoàng
Xuất phát từ những lí do trên mà đề tài: “Khảo sát khả năng hấp phụ ion Pb2+
trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã đậu nành” đã đƣợc thực hiện.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu khả năng hấp phụ của bã đậu nành đối với kim loại Pb trong nƣớc.
Hoạt hóa bã đậu nành bằng axit xitric tạo vật liệu hấp phụ ion kim loại nặng.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng: Bã đậu nành, dung dịch Pb2+.
Nƣớc là tài nguyên hết sức quan trọng đối với sự sống của con ngƣời và thiên
nhiên. Nƣớc chiếm ¾ bề mặt Trái Đất. Lƣợng nƣớc trên Trái Đất có vào khoảng 1,38
tỉ km3, trong đó 97,4% là nƣớc mặn trong các đại dƣơng, 2% là nƣớc ngọt tồn tại chủ
yếu dƣới dạng băng tuyết ở hai cực và trên các ngọn núi, chỉ có khoảng 0,6% nƣớc
trên toàn thế giới là đƣợc sử dụng làm nƣớc uống [16]. Nƣớc quan trọng với con ngƣời
nhƣ không khí. Hai phần ba lƣợng nƣớc trong cơ thể con ngƣời là thành phần cơ bản
của 50 triệu tế bào sống. Nƣớc tham gia thƣờng xuyên vào các quá trình sinh hóa trong
cơ thể sống. Phần lớn các phản ứng hóa học liên quan đến trao đổi chất trong cơ thể
đều có dung môi là nƣớc. Nƣớc cũng có vai trò to lớn trong sản xuất công nghiệp: làm
nguội các động cơ, làm quay các tubin, làm dung môi hòa tan các chất, … Nếu không
có nƣớc thì chắc chắn toàn bộ các hệ thống sản xuất công nghiệp, nông nghiệp đều
ngừng hoạt động và không tồn tại.
Hiện nay, cùng với sự phát triển công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ, môi
trƣờng nƣớc đang bị ô nhiễm bởi nhiều nguyên nhân gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới
sức khỏe con ngƣời và hệ sinh thái. Đáng quan tâm là ô nhiễm nguồn nƣớc bởi các ion
kim loại nặng gây ra.
1.1.2. Tác dụng sinh hóa của kim loại nặng đối với con ngƣời và môi trƣờng
Kim loại nặng là những kim loại có khối lƣợng riêng lớn hơn 5 g/cm3. Kim loại
nặng đƣợc chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co,
Sn,…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…) và các kim loại phóng xạ (U, Th,
Ra, Am,…).
Kim loại nặng không độc khi ở dạng nguyên tố tự do nhƣng độc ở dạng ion vì
nó có thể gắn kết các chuỗi cacbon ngắn khó đào thải gây ngộ độc.
Kim loại nặng có thể tồn tại trong khí quyển (dạng hơi), thủy quyển (các muối
hòa tan), địa quyển (dạng rắn không tan, khoáng, quặng, …) và sinh quyển (trong cơ
SV: Trần Thị Bảo Quỳnh
Trang 3
hết các sông, hồ ở ba thành phố lớn là Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Hải
Phòng và một số thành phố có các khu công nghiệp lớn nhƣ Bình Dƣơng, … nồng độ
kim loại nặng của các con sông ở các khu vực này đều vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép
từ 3 đến 4 lần [14]. Tại cụm công nghiệp Tham Lƣơng, thành phố Hồ Chí Minh,
nguồn nƣớc bị ô nhiễm bởi nƣớc thải công nghiệp từ các nhà máy giấy, bột giặt,
nhuộm, dệt ƣớc tính với tổng lƣợng nƣớc thải khoảng 500000 m3/ngày. Ở thành phố
SV: Trần Thị Bảo Quỳnh
Trang 4
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: ThS. Nguyễn Mộng Hoàng
Thái Nguyên, nƣớc thải công nghiệp thải ra từ các cơ sở sản xuất giấy, gang thép,
luyện kim màu, khai thác than chiếm khoảng 15% lƣu lƣợng nƣớc sông Cầu. Khảo sát
một số làng nghề sắt thép, đúc đồng, nhôm, chì, giấy, dệt nhuộm ở Bắc Ninh cho thấy
có hàng ngàn m3 nƣớc thải không qua xử lý đƣợc thải ra hàng ngày, gây ô nhiễm
nguồn nƣớc và môi trƣờng trong khu vực [26].
1.1.4. Chì: [1], [3]
1.1.4.1. Giới thiệu về Chì
Chì (tên Latinh là Plumbum, gọi tắt là Pb) là nguyên tố hóa học nhóm IV; số
thứ tự là 82; khối lƣợng nguyên tử bằng 207,19; nóng chảy ở 325C; bốc hơi ở 550C
[3].
Chì là kim loại màu xám nhạt, không mùi, không vị, không hòa tan trong nƣớc,
không cháy. Chì rất mềm, dễ gia công, có thể dùng dao cắt và dễ nghiền thành bột. Chì
đƣợc coi là mềm và nặng nhất trong tất cả các kim loại thông thƣờng. Hơi chì có vị
ngọt ở họng nên trong quá khứ một số nơi ngƣời ta lén cho chì vào rƣợu để làm rƣợu
Basaltic - igneous
6
Granitic - igneous
18
Đá phiến sét và đất sét
20
Đá phiến sét đen
30
Đá vôi
9
Đá cát kết (sa thạch)
12
Nguồn gốc nhân tạo: Các hoạt động nhân tạo của con ngƣời là những nguồn
chủ yếu phát thải chì ra ngoài môi trƣờng. Chì đƣợc sử dụng hầu nhƣ trong mọi lĩnh
vực của đời sống con ngƣời, do đó nguồn gây ô nhiễm chì cũng rất đa dạng. Các
nguồn thải ra chì chính gồm: Khai khoáng và luyện kim; sản xuất pin, acquy; sử dụng
xăng có pha chì và sản xuất chất màu, thuốc trừ sâu.
- Bệnh não do chì: vật vã, cáu giận, nhức
đầu, mỏi cơ, hoang tƣởng, mất trí nhớ, mê
sảng, co giật, hôn mê, …
Hệ thống thần kinh
- Nếu khỏi sẽ để lại các di chứng: teo vỏ
não, tràn dịch não, ngu dần, mất cảm giác,
…
- Tổn thƣơng ống thận dẫn đến bệnh thận
Thận
mãn tính, khó phục hồi.
- Đau bụng chì do táo bón
Hệ tiêu hóa
- Tăng copropophirin niệu.
- Tăng hồng cầu hạt kiềm, thiếu.
Hệ tuần hoàn
- Tăng huyết áp.
Các cơ quan khác
- Sinh sản, nội tiết, nhiễm sắc thể, …
1.2. Một số phƣơng pháp xử lý nguồn nƣớc bị ô nhiễm bởi kim loại nặng
Phƣơng pháp trao đổi ion có ƣu điểm là tiến hành ở quy mô lớn và với nhiều
kim loại khác nhau. Tuy nhiên phƣơng pháp này tốn nhiều thời gian, tiến hành khá
phức tạp do phải hòa nguyên vật liệu trao đổi, hiệu quả cũng không cao.
1.2.3. Phƣơng pháp điện hóa [7]
Tách kim loại bằng cách nhúng các điện cực trong nƣớc thải có chứa kim loại
nặng cho dòng điện một chiều chạy qua. Bằng phƣơng pháp này cho phép tách các ion
kim loại ra khỏi nƣớc thải, không bổ sung thêm hóa chất, nhƣng lại thích hợp với nƣớc
thải có nồng độ kim loại cao (trên 1g/l), chi phí dành cho điện năng là khá lón.
1.2.4. Phƣơng pháp oxi hóa khử
Đây là một phƣơng pháp thông dụng để xử lý nƣớc thải có chứa kim loại nặng
khi mà phƣơng pháp vi sinh không thể xử lý đƣợc. Nguyên tắc của phƣơng pháp này
là dựa trên sự chuyển từ dạng này sang dạng khác bằng sự có thêm electron (khử) và
mất electron (oxi hóa) một cặp đƣợc tạo bởi sự cho nhận electron đƣợc gọi là hệ thống
oxi hóa – khử.
1.2.5. Phƣơng pháp sinh học
Một số loài thực vật, vi sinh vật trong nƣớc sử dụng kim loại nhƣ chất vi lƣợng
trong quá trình phát triển sinh khối nhƣ bèo tây, bèo tổ ong, tảo, … Với phƣơng pháp
này, nƣớc thải có nồng độ kim loại nặng nhỏ hơn 60 mg/l và bổ sung đủ chất dinh
dƣỡng (nitơ, photpho), các nguyên tố vi lƣợng cần thiết khác cho sự phát triển của các
loài thực vật nhƣ rong tảo. Phƣơng pháp này cần diện tích lớn và nếu nƣớc thải có lẫn
nhiều kim loại thì hiệu quả xử lý kém.
SV: Trần Thị Bảo Quỳnh
Trang 8
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: ThS. Nguyễn Mộng Hoàng
SV: Trần Thị Bảo Quỳnh
Trang 9
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: ThS. Nguyễn Mộng Hoàng
Hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo thành hợp chất hóa
học với các phân tử chất bị hấp phụ. Lực hấp phụ là lực liên kết hóa học (liên kết ion,
liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí) giữa bề mặt chất hấp phụ và phần tử chất bị hấp
phụ tạo thành những hợp chất bề mặt, liên kết này bền, khó bị phá vỡ, nhiệt hấp phụ
tƣơng đối lớn, khoảng vài chục kcal/mol.
Trong thực tế, sự phân biệt giữa hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học chỉ là tƣơng
đối vì ranh giới giữa chúng không rõ ràng. Một số trƣờng hợp tồn tại cả quá trình hấp
phụ vật lí và hấp phụ hóa học.
1.3.3. Sự hấp phụ trên giới hạn rắn – dung dịch
Sự hấp phụ trên giới hạn rắn – dung dịch giống với sự hấp phụ trên bề mặt rắn –
khí, nhƣng hiện tƣợng phức tạp hơn rất nhiều vì sự có mặt của cấu tử thứ ba là môi
trƣờng (dung môi). Các phân tử dung môi cũng có thể hấp phụ trên bề mặt chất hấp
phụ nên sẽ có sự cạnh tranh giữa dung môi và chất tan. Ngoài ra, nguyên nhân gây ra
sự phức tạp thêm này là do tƣơng tác giữa chất tan với dung môi.
Khi khảo sát sự hấp phụ chất tan trên bề mặt rắn cần phân biệt hai trƣờng hợp:
sự hấp phụ chất không điện ly khi trên bề mặt chỉ hấp phụ các phân tử chất bị hấp phụ
và sự hấp phụ chất điện ly khi trên bề mặt thƣờng có sự hấp phụ chọn lọc một số ion
của chất điện ly có mặt trong dung dịch.
1.3.3.1. Sự hấp phụ phân tử trong dung dịch và các yếu tố ảnh hƣởng đến quá
trình hấp phụ
Đối với sự hấp phụ phân tử trong dung dịch thì độ hấp phụ đƣợc tính theo công
m
Trong đó: M là khối lƣợng mol nguyên tử của ion kim loại.
Để khảo sát sự biến thiên của độ hấp phụ theo nồng độ cân bằng của chất bị hấp
phụ thì ta có thể sử dụng phƣơng trình hấp phụ Freundlich hay phƣơng trình hấp phụ
của Langmuir (cả hai phƣơng trình này dùng tốt trong trƣờng hợp nồng độ dung dịch
khá loãng). Tuy nhiên, cũng có thể sử dụng phƣơng trình lý thuyết Gibbs nhƣng việc
xác định sức căng bề mặt trên giới hạn dung dịch – rắn không thực hiện đƣợc nên
không thể sử dụng trực tiếp phƣơng trình này.
Hiệu suất hấp phụ đƣợc tính theo công thức:
H=
(Co - Ccb )
100 (1.3)
Co
Trong đó: Co, Ccb là nồng độ lúc ban đầu và nồng độ cân bằng của chất hấp
phụ (M).
Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự hấp phụ phân tử trong dung dịch
Ảnh hƣởng của dung môi
Các phân tử dung môi là đối thủ cạnh tranh với các phân tử chất tan trong quá
trình hấp phụ. Dung môi càng bị hấp phụ kém trên chất hấp phụ thì sự hấp phụ chất
tan lên bề mặt rắn càng tốt. Hay nói khác đi là dung môi nguyên chất có sức căng bề
mặt càng lớn thì khả năng bị hấp phụ lên bề mặt rắn càng kém và khả năng bị hấp phụ
của chất tan trên bề mặt rắn càng cao. Vì vậy, sự hấp phụ chất tan trong dung dịch
nƣớc thƣờng tốt hơn trong các dung môi hữu cơ.
Ảnh hƣởng của tính chất chất hấp phụ
Bản chất và độ xốp của chất hấp phụ cũng ảnh hƣởng rất lớn đến sự hấp phụ
trong dung dịch. Các chất hấp phụ phân cực hấp phụ tốt các chất phân cực và ngƣợc
Từ quy tắc Rehbinder có thể nói mọi chất ƣa nƣớc phân cực sẽ hấp phụ tốt các
chất hoạt động bề mặt từ các chất lỏng không phân cực hay phân cực yếu và ngƣợc lại
mọi chất ghét nƣớc không phân cực sẽ hấp phụ tốt các chất hoạt động bề mặt từ các
chất lỏng phân cực. Trên cơ sở này, trong thực tế ngƣời ta dùng các chất hấp phụ phân
cực (silicagel, đất sét) để hấp phụ các chất hoạt động bề mặt từ môi trƣờng không phân
cực và dùng chất hấp phụ không phân cực (than) để hấp phụ trong các môi trƣờng
phân cực.
Ảnh hƣởng của thời gian và nhiệt độ.
Sự hấp phụ các phân tử lớn lên chất hấp phụ xốp có kích thƣớc mao quản nhỏ
diễn ra chậm. Trong trƣờng hợp này cân bằng hấp phụ đƣợc thiết lập rất lâu hoặc hoàn
toàn không đạt tới đƣợc.
Khi tăng nhiệt độ thì sự hấp phụ trong dung dịch giảm xuống. Tuy nhiên,
thƣờng thì ở mức độ thấp hơn so với sự hấp phụ khí.
1.3.3.2. Sự hấp phụ các chất điện ly
Bản chất của chất hấp phụ có ý nghĩa quyết định trong sự hấp phụ các ion. Các
ion của chất điện li chỉ bị hấp phụ trên các bề mặt cấu tạo từ những phân tử phân cực
hay ion. Vì vậy, sự hấp phụ ion còn đƣợc gọi là sự hấp phụ phân cực.
Trên bề mặt của chất hấp phụ có một điện tích xác định và nó chỉ có thể hấp
phụ các ion tích điện trái dấu với nó. Các ion tích điện cùng dấu với bề mặt chất hấp
SV: Trần Thị Bảo Quỳnh
Trang 12
Copyright: Tài liệu đại học ©