BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
§¹i häc ®µ n½ng

BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
NGHIÊN CỨU TÁCH SILIC ĐIOXIT (SiO2) TỪ
VỎ TRẤU VÀ ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ
ION Cu2+, Zn2+ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Mã số: Đ2011-03-20
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Lê Tự Hải

§µ N½ng, 12/2012

1


MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Với sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp, cũng như việc sử
dụng ngày càng nhiều các loại hoá chất, thuốc trừ sâu, phân bón, … đã làm cho các
nguồn nước bị ô nhiễm, nó đã tác động không nhỏ đến môi trường sinh thái cũng như
sức khoẻ con người, trong đó sự ô nhiễm các độc tố kim loại nặng và một số hợp chất
hữu cơ nhóm phenol, chất màu,… là hết sức nguy hiểm .
Do đó, nghiên cứu tách các ion kim loại nặng độc hại từ các nguồn nước bị ô
nhiễm là vấn đề quan trọng nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và thu hút sự quan tâm
của nhiều nhà khoa học. Đã có nhiều phương pháp được sử dụng như phương pháp
sinh học, kết tủa hóa học, lọc màng, hấp phụ,…. Mỗi phương pháp đều có ưu, nhược
điểm khác nhau. Trong đó, phương pháp hấp phụ tỏ ra có nhiều ưu điểm và được sử
dụng rộng rãi hơn cả bởi các ưu điểm như xử lý nhanh, dễ chế tạo thiết bị và đặc biệt


- Dung dịch Cu2+, Zn2+
3.2. Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu tách SiO2 từ vỏ trấu và ứng dụng SiO2 để hấp phụ ion Zn2+, Cu2+
trong phòng thí nghiệm.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
4.1. Xác định thành phần và một số đặc tính hóa lý của vỏ trấu, tro trấu
- Xác định thành phần của vỏ trấu
- Xác định độ ẩm của vỏ trấu
- Xác định thành phần và đặc tính hóa lý của tro trấu
- Xác định thành phần của tro trấu
- Xác định hàm lượng tro trấu
4.2. Tách SiO2 từ vỏ trấu
- Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tách SiO2 từ vỏ trấu
- Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình tách SiO2 từ vỏ trấu
- Ảnh hưởng của thời gian nung đến quá trình tách SiO2 từ vỏ trấu
- Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình tách SiO2 từ vỏ trấu
- Xác định độ tinh khiết và một số đặc tính hóa lý của silic đioxit
4.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ bể ion Cu2+, Zn2+
của SiO2
- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình hấp phụ
- Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ
- Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ
- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+, Zn2+ đến quá trình hấp phụ
4.4. Nghiên cứu quá trình hấp phụ cột ion Cu2+, Zn2+
4.5. Nghiên cứu quá trình tái hấp phụ vật liệu SiO2
4.6. Viết báo cáo và nghiệm thu đề tài
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
+ Xác định thành phần nguyên tố và độ ẩm của vỏ trấu.
+ Xác định thành phần nguyên tố và hàm lượng tro của tro trấu.

- Tổng quan về sự ô nhiễm kim loại Cu2+, Zn2+.
- Tổng quan về các phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước.
- Tổng quan về lý thuyết hấp phụ.

CHƯƠNG 2
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. DỤNG CỤ, HÓA CHẤT VÀ MÁY MÓC
2.1.1. Dụng cụ: Cốc (250ml và 500ml), phểu lọc, pipet, buret, đũa thủy tinh, giấy lọc, chén
nung, bình định mức (250ml và 500ml), bình tam giác, cối, chày đồng, rây đường kính 0,1
mm.
2.1.2. Hóa chất : Vỏ trấu lấy ở Hương Trà – Thừa Thiên Huế, dung dịch H2SO4 98% (d =
1,84 g/ml), NaOH rắn, dung dịch HCl 36% (d = 1,18 g/ml), CuSO4, ZnSO4, nước cất.
2.1.3. Máy móc : Máy đo pH, máy khuấy từ, tủ sấy, lò nung, máy điều nhiệt, cân phân tích,
máy đo AAS, máy đo BET, máy đo phổ hồng ngoại (IR), phổ nhiễu xạ (XRD)…

2.2. Pha chế hóa chất
2.2.1 Pha chế các dung dịch NaOH
2.2.2. Pha chế các dung dịch HCl
2.2.3. Pha chế các dung dịch Cu2+
2.2.4. Pha chế các dung dịch Zn2+
2.3. Xác định thành phần và một số đặc tính hóa lý của vỏ trấu, tro trấu
2.3.1. Xác định thành phần và đặc tính hóa lý của vỏ trấu
2.3.1.1. Xác định thành phần của vỏ trấu
2.3.1.2. Xác định độ ẩm của vỏ trấu
2.3.2. Xác định thành phần và đặc tính hóa lý của tro trấu
2.3.2.1. Xác định thành phần của tro trấu
4


2.3.2.2. Xác định hàm lượng tro trấu

2.4.2.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
2.4.2.3. Ảnh hưởng của thời gian nung đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
2.4.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
2.4.3. Xác định độ tinh khiết và một số đặc tính hóa lý của silic đioxit
2.4.3.1. Xác định độ tinh khiết của silic đioxit
2.4.3.2. Xác định một số đặc tính hóa lý của silic đioxit
a) Đo phổ hồng ngoại (IR)
b) Chụp ảnh SEM
c) Đo XRD
d) Đo BET
2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+

Tính hiệu suất hấp phụ H(%) theo công thức sau:
H=

Ci − C f
Ci

× 100%

(2.1)

Tải trọng hấp phụ là lượng chất bị hấp phụ trên 1 gam chất hấp phụ rắn.
Tính tải trọng hấp phụ theo công thức sau:
q=

(C i − C f )V

(2.2)


Vỏ trấu được lấy ở nhà máy xat xát lúa thuộc Huyện Hương Trà – Thừa Thiên
Huế.

Hình 3.1. Cánh đồng lúa ở Hương Trà – Thừa Thiên Huế
3.2. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH HÓA LÝ
CỦA VỎ TRẤU VÀ TRO TRẤU
3.2.1. Kết quả xác định thành phần và đặc tính hóa lý của vỏ trấu
3.2.1.1. Kết quả xác định thành phần của vỏ trấu

Hình 3.2. Vỏ trấu
6


Vỏ trấu được rửa sạch, phơi khô và xác định thành phần bằng phương pháp phân
tích EDX trên máy PYC 406/11 ở Viện Khoa học Vật liệu – Viện Khoa học và Công
nghệ Việt Nam. Kết quả xác định thành phần nguyên tố của vỏ trấu được trình bày ở
bảng 3.1.
Bảng 3.1. Kết quả xác định thành phần nguyên tố của vỏ trấu
Nguyên tố
Phần trăm về khối lượng
(%)
C
34,82
O

51,51

H

3,34


0,11

Al

0,14

Như vậy, trong vỏ trấu hàm lượng của các nguyên tố cacbon, oxi, hiđro và
silic tương đối lớn; hàm lượng của các nguyên tố khác không đáng kể.
Hàm lượng của các nguyên tố cacbon, oxi và hiđro cao điều này chứng tỏ
vỏ trấu chủ yếu chứa các chất hữu cơ (xenlulozơ và lignin). Hàm lượng
nguyên tố silic tương đối cao chiếm 9,20% (tương ứng với 19,71% SiO 2 ).
Hàm lượng silic đioxit trong vỏ trấu khá cao nên thuận lợi cho quá trình
tách SiO 2 từ vỏ trấu.
3.2.1.2. Kết quả xác định độ ẩm của vỏ trấu
Sấy mẫu ở nhiệt độ 100°C trong tủ sấy cho đến khối lượng không đổi (khoảng 5
giờ). Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 3.2.
Bảng 3.2. Kết quả xác định độ ẩm của vỏ trấu
Mẫu m1 (gam) m2 (gam) m3 (gam) N (%)
1

34,77

35,77

35,67

10,80

2



5

35,79

38,79

38,50

10,68

Trong đó:
m1 là khối lượng chén (gam).
m2 là khối lượng chén và vỏ trấu trước khi sấy (gam).
m3 là khối lượng chén và vỏ trấu sau khi sấy (gam).
N là hàm lượng nước hút ẩm (%).
3.2.2. Kết quả xác định thành phần và đặc tính hóa lý của tro trấu
3.2.2.1. Kết quả xác định hàm lượng tro trấu
Nung mẫu ở nhiệt độ 800°C trong lò nung cho đến khối lượng không đổi
(khoảng 5 giờ). Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. Kết quả xác định hàm lượng tro trấu
Mẫu m1 (gam) m2 (gam) m3 (gam) Hàm lượng tro (%)
1

87,76

89,76

87,98


10,92

5

88,10

94,10

88,76

10,93

Trong đó:
m1 là khối lượng chén (gam).
m2 là khối lượng chén và vỏ trấu trước khi nung (gam).
m3 là khối lượng chén và tro trấu sau khi nung (gam).
Nhận xét: Hàm lượng tro trung bình được tính như sau:
(10,85 + 10,80 + 10,88 + 10,92 + 10,93) : 5 = 10,88 (%)
3.2.2.2. Kết quả xác định thành phần của tro trấu

Hình 3.3. Tro trấu
8


Lấy vỏ trấu rửa sạch, phơi khô đem đốt cháy rồi nung ở 8000C thu được tro trấu.
Đem tro trấu đi xác định thành phần của nó bằng phương pháp phân tích EDX trên
máy PYC 406/11 ở Viện Khoa học Vật liệu – Viện Khoa học và Công nghệ Việt
Nam. Kết quả xác định thành phần của tro trấu được trình bày ở bảng 3.4.
Bảng 3.4. Kết quả xác định thành phần của tro trấu


2,32

Ca

0,67

Mn

0,38

Al

0,32

Từ bảng 3.3 ta thấy rằng: Trong tro trấu, hàm lượng của các nguyên tố silic và oxi
chiếm khá cao, còn hàm lượng của các nguyên tố còn lại không đáng kể.
Hàm lượng của các nguyên tố silic và oxi cao điều này chứng tỏ tro trấu
chủ yếu chứa silic đioxit (khoảng 97,07% SiO 2 ).
3.3. TÁCH SILIC ĐIOXIT TỪ VỎ TRẤU
3.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
3.3.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
Để nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tách SiO2 từ vỏ
trấu, chúng tôi đã tiến hành như quy trình đã trình bày ở hình 2.1.
Tiến hành phản ứng với 5,0 gam tro trấu trong 100 ml dung dịch NaOH có nồng
thay đổi: 2,0M, 2,5M, 3,0M, 3,5M, 4,0M, 4,5M, 5,0M, 5,5M, 6,0M ở 1000C, thời
gian nung 3,5 giờ. Kết quả thu được trình bày ở hình 3.4.

9


6

Nồng độ NaOH (mol/l)

Hình 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tách SiO2 từ vỏ trấu
Hình 3.4 cho thấy, khi tăng nồng độ NaOH (từ 2,0M đến 5,0M) thì khối
lượng SiO2 thu được tăng lên nhanh; nhưng khi nồng độ NaOH từ 5,0M trở lên thì
khối lượng SiO2 thu được hầu như không đổi. Nguyên nhân là do SiO2 tan trong dung
dịch NaOH tạo Na2SiO3 và phản ứng xảy ra mạnh khi tăng nồng độ chất tham gia
phản ứng NaOH. Tuy nhiên, khi nồng độ NaOH lớn hơn 0,5 M thì lượng SiO2 thu
được tăng không đáng kể. Do đó, dung dịch NaOH có nồng độ tối ưu 5,0 M được
chọn để điều chế silic đioxit.
3.3.1.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình điều chế SiO2 từ vỏ trấu được thực
hiện trong điều kiện nhiệt độ phản ứng 1000C, thời gian nung 3,5 giờ và thể tích dung
dịch NaOH 5,0 M thay đổi: 40ml, 60ml, 80ml, 100ml, 120ml, 140ml.
Kết quả thu được trình bày ở hình 3.5.
Kết quả thu được cho thấy, khi tăng thể tích dung dịch NaOH (từ 40ml đến
100ml) thì khối lượng SiO2 thu được tăng lên nhanh, nhưng khi thể tích NaOH từ
100ml trở lên thì khối lượng SiO2 thu được hầu như không đổi. Như vậy, tỉ lệ
rắn/lỏng tối ưu là 5,0 gam tro trấu/100 ml dung dịch NaOH 5,0 M.

Khối lượng silic đioxit (gam)

5
4
3
2
1
0

0
1

1.5

2 2.5 3 3.5 4
Thời gian nung (h)

4.5

5

Khối lượng silic đioxit (gam)

Hình 3.6. Ảnh hưởng của thời gian nung đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
Hình 3.6 cho thấy, khi tăng thời gian nung (từ 1,0 giờ đến 4,0 giờ) thì
khối lượng SiO2 thu được tăng lên nhanh nhưng khi thời gian nung từ 4,0 giờ trở đi thì
khối lượng SiO2 thu được hầu như không đổi. Vì vậy, thời gian nung tối ưu để điều
chế SiO2 từ tro trấu là 4,0 giờ
3.3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hiệu suất điều chế SiO2 từ tro trấu được khảo
sát trong điều tỉ lệ rắn/lỏng là 5 g tro trấu/100ml NaOH 5,0M, thời gian 4 giờ.
Kết quả thu được trình bày ở hình 3.7.
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2

Phần trăm về khối lượng
(%)
C
0,06
O

53,25

Si

46,59

Na

0,04

Cl

0,06

Từ bảng 3.9 cho thấy, trong mẫu silic đioxit, hàm lượng của các nguyên tố silic và
oxi chiếm khá cao, còn hàm lượng của các nguyên tố còn lại không đáng kể. Hàm lượng
của các nguyên tố silic và oxi cao điều này chứng tỏ mẫu silic đioxit tách được
từ vỏ trấu có độ tinh khiết cao (silic đioxit chiếm khoảng 99,84% về khối
lượng).
Như vậy, silic đioxit tách từ vỏ trấu có độ tinh khiết cao (99,84%), có thể dùng
làm chất phụ gia trong xi măng, cao su, dùng làm chất hút ẩm, chất hấp phụ,...

Hình 3.8. Silic đioxit tách từ vỏ trấu
3.3.2.2. Kết quả xác định một số đặc tính hóa lý của silic đioxit

0.28
0.26
0.24
0.22
0.200
4000.0

3600

3200

2800

2400

2000

1800
1600
cm-1

1400

1200

1000

800

600


90

Lin (Cps)

80

70

60

50

40

30

20

10

0
10

20

30

40


(khoảng 30oC) trong các khoảng thời gian là 50 phút, 100 phút, 150 phút, 200 phút,
250 phút. Kết quả ảnh hưởng của thời gian khuấy đến tải trọng và hiệu suất hấp phụ
ion Cu2+, Zn2+ trên SiO2 được trình bày ở hình 3.13 và 3.14.
Tải trọng hấp phụ (mg/g)

1.9
1.8
1.7
Tải trọng Cu

1.6

Tải trọng Zn

1.5
1.4
1.3
0

50

100

150

200

250

300

300

Thời gian khuấy (phút)

Hình 3.14. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+
Hình 3.13, 3.14 cho thấy, khi thời gian khuấy tăng lên từ 50 phút đến 150 thì
tải trọng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ tăng lên nhanh và gần như là tuyến tính. Đến
thời gian khuấy là 150 phút trở đi thì tải trọng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ tăng lên
không đáng kể. Do đó, thời gian khuấy là 150 phút đối với cả 2 ion Cu2+ và Zn2+
được chọn cho các thí nghiệm tiếp theo.
3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+
Ảnh hưởng của pH dung dịch đến quá trình hấp phụ Cu2+, Zn2+ được khảo sát
trong vùng pH = 2,0 ÷ 9,0 với điều kiện: nồng độ Cu2+, Zn2+ 20 mg/l, khối lượng
SiO2 1,0 g/100 ml dung dịch, nhiệt độ 30oC, thời gian khuấy 150 phút. Kết quả thu
được thể hiện ở hình 3.15 và 3.16.

15


Tải trọng hấp phụ q (mg/g)

2
1.8
1.6
Tải trọng Cu

1.4

Tải trọng Zn



50
40
30
20
0

2

4

6

8

10

pH dung dịch

Hình 3.16. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+
Trong vùng pH = 2,0 ÷ 7,0 hiệu suất và tải trọng quá trình hấp phụ tăng khi pH
tăng và giảm nhẹ ở pH > 7,0. Nguyên nhân ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ
Cu2+ và Zn2+ trên SiO2 được giải thích là do sự hấp phụ cạnh tranh của H+ và sự tích
điện dương trên bề mặt SiO2 ở vùng pH thấp; còn ở vùng pH > 7,0 đã có xuất hiện
kết tủa dạng hidroxit nên hiệu suất hấp phụ giảm. Vì vậy, dung dịch có pH = 7,0
được chọn cho quá trình tách Cu2+ và Zn2+.
3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và
Zn2+
Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng SiO2/thể tích dung dịch được khảo sát trong
điều kiện: nồng độ Cu2+, Zn2+ 20 mg/l, pH = 7,0, thời gian khuấy 150 phút, nhiệt độ


2.5

3

3.5

Khối lượng Silicđioxit (gam)

Hình 3.17. Ảnh hưởng của khối lượng SiO2 đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+

16


100

Hiệu suất hấp phụ (%)

95
90
85

Hiệu suất Cu
Hiệu suât Zn

80
75
70
65
0


1.6
1.4
1.2
Tải trọng Cu

1

Tải trọng Zn

0.8
0.6
0.4
0.2
0
0

5

10

15

20

25

30

35

20

25

30

35

Nồng độ ion kim loại (mol/l)

Hình 3.20. Ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ và Zn2+ đến tải trọng hấp phụ bể
17


Hình 3.19, 3.20 cho thấy, khi nồng độ Cu2+ và Zn2+ tăng lên thì tải trọng hấp
phụ tăng lên một cách gần như tuyến tính và hiệu suất hấp phụ giảm.
3.5. PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ
Trong quá trình hấp phụ, việc xây dựng phương trình đẳng nhiệt hấp phụ cho
phép đánh giá, mô tả bản chất quá trình hấp phụ, tìm ra được điều kiện tối ưu cho
việc sử dụng chất hấp phụ.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir được sử dụng để đánh giá khả năng
hấp phụ ion Cu2+, Zn2+ trên vật liệu silic đioxit. Phương trình này giả thiết rằng sự
hấp phụ chỉ xảy ra đơn lớp trên bề mặt và tại những vị trí nhất định trên bề mặt vật
hấp phụ; ái lực hấp phụ của tất cả các tâm hấp phụ là hoàn toàn như nhau.
Kết quả được trình bày trong hình 3.21.
1.4

Đại lượng hấp phụ Cf/q (g/l)

1.2

2

Nồng độ ion kim loại còn lại Cf (mg/l)

Hình 3.21. Dạng tuyến tính của phương trình Langmuir đối với ion Cu2+ và Zn2+
trong hấp phụ bể
Kết quả ở hình 3.21 cho thấy, đại lượng hấp phụ Cf/q của Cu2+ và Zn2+ trên
silic đioxit trong hấp phụ bể tăng dần theo chiều tăng nồng độ đầu của ion kim loại.
Dựa vào phương trình đẳng nhiệt: y = 0,5596x + 0,1207 ta tính được tải trọng hấp
phụ cực đại Cu2+ của silic đioxit trong hấp phụ bể là qmax = 1,787 (mg/g) và ái lực hấp
phụ b = 4,636 và dựa vào phương trình đẳng nhiệt: y = 0,5477x + 0,2113 ta tính được
tải trọng hấp phụ cực đại Zn2+ của silic đioxit trong hấp phụ bể là qmax = 1,826 (mg/g)
và ái lực hấp phụ b = 2,592. Như vậy, tải trọng hấp phụ cực đại Cu2+ và Zn2+ của silic
đioxit trong hấp phụ bể tương đối cao và ái lực hấp phụ mạnh.
3.6. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỘT CỦA SILIC ĐIOXXIT ĐỐI
VỚI ION Cu2+, Zn2+
3.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến quá trình hấp phụ cột Cu2+ và Zn2+
Cột nhồi dùng cho hấp phụ ion Cu2+ được nhồi 1,6 gam Silic đioxit (tỉ lệ rắn
lỏng tối ưu trong hấp phụ bể) và cột nhồi dung cho hấp phụ Zn2+ được nhồi 2 gam
Silic đioxit (tỉ lệ rắn lỏng tối ưu trong hấp phụ bể) .

18


Hình 3.22. Cột nhồi Silic đioxit trong hấp phụ cột
Cho 100ml dung dịch Cu2+ và Zn2+ nồng độ 20mg/l, pH bằng 7,00 (là pH tối
ưu trong hấp phụ bể) chảy qua cột nhồi Silic đioxit với tốc độ dòng lần lượt là
2,00ml/ph; 1,00ml/ph; 0,67ml/ph; 0,50ml/ph; 0,40 ml/phút (tương ứng với thời gian
khuấy 100ml dung dịch ion kim loại trong hấp phụ bể), hứng lấy dung dịch thu được
trong bình tam giác 250ml rồi đem xác đinh nồng độ.


Hình 3.22. Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến quá trình hấp phụ cột Cu2+ và Zn2+
Hình 3.22 cho thấy, khi tốc độ dòng chảy tăng lên thì hiệu suất hấp phụ giảm
xuống. Ở tốc độ dòng 0,67ml/ph và nhỏ hơn thì hiệu suất hấp phụ tăng lên nhẹ. Như
vậy chúng tôi chọn tốc độ dòng chảy là 0,67ml/ph cho các quá trình hấp phụ cột tiếp
theo.
3.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ và Zn2+ đến quá trình hấp phụ
cột
Nhồi cột tương tự như đã trình bày trên.
Cho 100ml dung dịch Cu2+ và Zn2+ nồng độ lần lượt là 5mg/l; 10mg/l; 15mg/l;
20mg/l; 25mg/l; 30mg/l có pH bằng 7,00 (là pH tối ưu trong hấp phụ bể) chảy qua
cột nhồi Silic đioxit với tốc độ dòng 0,67ml/ph là tốc độ dòng tối ưu, hứng lấy dung
dịch thu được trong bình tam giác 250ml rồi đem xác đinh nồng độ Cu2+ và Zn2+ .
Hiệu suất hấp phụ và tải trọng hấp phụ được thể hiện trong đồ thị hình 3.23 và
3.24.

19


Hiệu suất hấp phụ (%)

99.9
99.8
99.7
99.6
H (%) Cu

99.5

H (%) Zn

1.4
1.2

Tải trọng Cu

1

Tải trọng Zn

0.8
0.6
0.4
0.2
0
0

5

10

15

20

25

30

35


0.06
0.04
0.02
0
0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Nồng độ ion kim loại còn lại Cf (mg/l)

Hình 3.25. Dạng tuyến tính của phương trình Langmuir đối với ion Cu2+ và Zn2+
trong hấp phụ cột
Dựa vào phương trình đẳng nhiệt: y = 0,3932x + 0,0407 ta tính được tải trọng
hấp phụ cực đại Cu2+ của silic đioxit trong hấp phụ cột là qmax = 2,543 (mg/g) và ái
lực hấp phụ b = 9,662 và dựa vào phương trình đẳng nhiệt: y = 0,5383x + 0,0312 ta
tính được tải trọng hấp phụ cực đại Zn2+ của silic đioxit trong hấp phụ cột là qmax =
1,858 (mg/g) và ái lực hấp phụ b = 17,250. Như vậy, tải trọng hấp phụ cực đại Cu2+
và Zn2+ của silic đioxit trong hấp phụ cột khá cao và ái lực hấp phụ mạnh.
3.7. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÁI HẤP PHỤ CỦA SILIC ĐIOXIT
20

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Số lần hấp phụ

Hình 3.26. Kết quả tải trọng hấp phụ trong tái hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+ của
Silic đioxit

Hiệu suất hấp phụ (%)

100
98
96
94

H (%) Cu

92


1- Hàm lượng nguyên tố silic trong vỏ trấu tương đối cao 9,20% (tương
ứng với 19,71% SiO 2 ), nên thuận lợi cho quá trình điều chế SiO 2 từ vỏ trấu.
Trong tro trấu hàm lượng SiO 2 97,07%.
2- Điều kiện tối ưu để điều chế silic đioxit từ tro trấu: nồng độ NaOH 5,0 M; tỉ
lệ rắn/lỏng: 1 gam tro trấu/20 ml dung dịch NaOH 5,0 M; thời gian nung 4 giờ; nhiệt
độ nung 1000C.
21


3- SiO2 điều chế từ vỏ trấu có độ tinh khiết 99,84%, cấu trúc vô định hình, độ
xốp cao, diện tích bề mặt riêng BET 108,96 m2/g, đường kính mao quản trung bình
311,21 A0.
4- Xác định được ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và
Zn2+
- Đối với quá trình hấp phụ bể Cu2+: thời gian khuấy tối ưu là 150 phút; pH tối
ưu là 7,00; tỉ lệ rắn lỏng tối ưu là 1,6 gam SiO2/100ml dung dịch Cu2+ 20mg/l với
hiệu suất hấp phụ là 95,43 (%). Tải trọng hấp phụ cực đại ion Cu2+ của silic đioxit
trong hấp phụ bể là qmax = 1,787 (mg/g) và ái lực hấp phụ b = 4,636.
- Đối với quá trình hấp phụ bể Zn2+: thời gian khuấy tối ưu là 150 phút; pH tối
ưu là 7,00; tỉ lệ rắn lỏng tối ưu là 2 gam SiO2/100ml dung dịch Zn2+ 20mg/l với hiệu
suất hấp phụ là 97,88 (%). Tải trọng hấp phụ cực đại Zn2+ của silic đioxit trong hấp
phụ bể là qmax = 1,826 (mg/g) và ái lực hấp phụ b = 2,592.
5- Xác định được ảnh hưởng của các điều kiện đến quá trình hấp phụ cột Cu2+
và Zn2+
+ Đối với quá trình hấp phụ cột Cu2+ thì vận tốc dòng tối ưu là 0,67ml/phút, pH
=7,00; nồng độ dung dịch Cu2+, hiệu suất hấp phụ là 99,48 (%). Tải trọng hấp phụ
cực đại qmax = 2,543 và ái lực hấp phụ b = 9,662.
+ Đối với quá trình hấp phụ cột Zn2+ thì vận tốc dòng tối ưu là 0,67ml/phút, pH
= 7,00; nồng độ dung dịch Zn2+, hiệu suất hấp phụ là 99,69 (%). Tải trọng hấp phụ
cực đại qmax = 1,858 và ái lực hấp phụ b = 17,250.