TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
************

DƯƠNG THỊ HẰNG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU
GỐC PANIHẤP THU HỢP CHẤT DDE TRONG
DỊCH CHIẾT ĐẤT Ô NHIỄM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Người hướng dẫn khoa học
ThS. Nguyễn Quang Hợp

HÀ NỘI - 2017


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu tiến hành nghiên cứu khóa luận, em đã nhận
được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và bạn bè. Với lòng biết
ơn sâu sắc nhất, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS. Nguyễn Quang Hợp đã tận
tâm hướng dẫn em qua từng buổi học trên lớp cũng như trong suốt quá trình thực
nghiệm.
Em xin gửi đến quý thầy cô ở Khoa Hóa học – Trường Đại Học Sư phạm Hà
Nội 2 đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu
cho chúng em. Với vốn kiến thức tiếp thu được trong quá trình học tập bốn năm qua
không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành trang quý
báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin.
Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa

3. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................... 2
4. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................................. 3
5. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 3
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................. 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................... 4
1.1. Định nghĩa hóa chất BVTV .................................................................................. 4
1.2. Phân loại hóa chất BVTV ..................................................................................... 4
1.3 Thực trạng đất bị ô nhiễm POP ở nước ta. ............................................................. 5
1.4. Các biện pháp xử lý đất bị nhiễm POP ................................................................. 6
1.5. Tổng hợp và ứng dụng của vật liệu gốc polyanilin .............................................. 8
1.5.1 Nghiên cứu tổng hợp PANi ................................................................................... 8
1.5.2 Mùn cưa và ứng dụng của mùn cưa ....................................................................12
1.5.3 Bã mía và ứng dụng của bã mía ..........................................................................13
1.6 Hấp phụ đẳng nhiệt .............................................................................................14
1.6.1 Khái niệm hấp phụ ..............................................................................................14
1.6.2 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir ........................................................15
1.6.3 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ......................................................17
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 19
2.1 Thực nghiệm ........................................................................................................19
2.2 Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................22
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 27
3.1. Hiệu suất tổng hợp vật liệu hấp thu ....................................................................26
3.2. Đặc trưng của vật liệu hấp thu ...........................................................................27


3.2.1 Đặc trưng của MC và PANi/MC .........................................................................27
3.2.2 Đặc trưng của BM và PANi/BM .........................................................................31
3.3. Khả năng hấp thu thuốc BVTV của vật liệu .......................................................33
3.3.1 Khả năng hấp thu p,p’-DDE của vật liệu gốc PANi và mùn cưa .....................34
3.3.1.1 Ảnh hưởng của bản chất vật liệu ......................................................................34

Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng và hiệu suất hấp thu hợp chất DDE
bằng vật liệu gốc PANi/mùn cưa.
Hình 3.8. Khả năng hấp phụ hợp chất DDE khi thay đổi khối lượng của vật liệu hấp
phụ PANi/mùn cưa.
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ đến dung lượng và hiệu
suất hấp phụ DDE khi sử dụng VLHT PANi/mùn cưa .
Hình 3.10. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir khi sử dụng VLHT PANi/ mùn
cưa.
Hình 3.11. Mối quan hệ giữa RL với nồng độ của p,p’-DDE ban đầu khi sử dụng
VLHT PANi/mùn cưa.
Hình 3.12. Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich khi sử dụng VLHT PANi/ mùn
cưa.
Hình 3.13. Khả năng hấp thu DDE của các vật liệu gốc PANi và bã mía.
Hình 3.14. Hiệu suất hấp thu DDE của các vật liệu gốc PANi và bã mía.


Hình 3.15. Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ hợp chất
DDE bằng vật liệu gốc PANi/bã mía.
Hình 3.16. Khả năng hấp phụ hợp chất DDE khi thay đổi khối lượng của vật liệu hấp
phụ PANi/bã mía.
Hình 3.17. Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ đến dung lượng và hiệu
suất hấp phụ khi sử dụng VLHT PANi/bã mía .
Hình 3.18. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir khi sử dụng VLHT PANi/bã
mía.
Hình 3.19. Mối quan hệ giữa RL với nồng độ ban đầu của p,p’-DDE khi sử dụng
VLHT PANi/bã mía.
Hình 3.20. Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich khi sử dụng VLHT PANi/ bã mía.

BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Quy kết các nhóm chức của mùn cưa

Anilin

PANi hoặc PA

Polyanilin

PANi-BM/ PABM

Polyanilin-bã mía

PANi-MC/ PAMC

Polyanilin-mùn cưa

VLHT

Vật liệu hấp thu

APS

Amoni pesunfat

CV

Vòng tuần hoàn đa chu kỳ

DDD

Dichlorodiphenyldichloroethan


1. Lý do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển của nền công nghiệp hiện đại, việc sử dụng các loại hóa
chất BVTV và phân bón hoá học trong nông nghiệp ngày càng tăng, thậm chí còn bị
lạm dụng gây mất cân bằng sinh thái. Trong quá trình sử dụng hóa chất BVTV và phân
bón hoá học, một lượng đáng kể thuốc và phân không được cây trồng tiếp nhận đã lan
truyền và tích lũy trong đất, nước. Ngoài ra, tác động tiêu cực khác của dư lượng hóa
chất BVTV và phân bón là làm suy thoái chất lượng môi trường canh tác nông nghiệp
như hiện tượng phú dưỡng đất, nước, ô nhiễm đất, nước, giảm tính đa dạng sinh học
của các vùng nông thôn, giảm khả năng chống chịu sâu bệnh đối với thuốc bảo vệ thực
vật. Bảo vệ môi trường, đảm bảo sự phát triển bền vững ngày nay đã trở thành chiến
lược mang tính toàn cầu, không còn là vấn đề riêng cho từng quốc gia và từng khu
vực, thành phố. Bảo vệ môi trường tự nhiên (nguồn nước, không khí, đất đai, sự đa
dạng sinh học …) là những vấn đề không những chỉ liên quan tới chất lượng môi
trường hiện tại mà còn là việc bảo vệ môi trường cho các thế hệ tương lai.
Ở nước ta có đến trên 1556 điểm (thôn, xã) có đất bị ô nhiễm hóa chất BVTV,
điển hình là các tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh,... Sự ô nhiễm đó gây ra nhiều hệ lụy về sinh
thái và sức khỏe cho con người như bệnh về tim mạch, ung thư,…Yêu cầu cấp bách là
phải xử lý và hoàn nguyên các vùng đất bị ô nhiễm [1].
Phương pháp rửa đất là một trong những phương pháp có hiệu quả, có thể áp
dụng cho tất cả các mức độ ô nhiễm, kể cả mức ô nhiễm cao. Sau khi chiết rửa, dung
dịch đó cần được loại bỏ hóa chất BVTV và phương pháp hấp phụ thu hồi được áp
dụng. Thực tế, có nhiều điểm ô nhiễm nghiêm trọng được xây cách ly bao quanh, nước
nguồn mưa thoát ra từ vùng ô nhiễm được hấp phụ bằng than hoạt tính, điển hình là
tỉnh Nghệ An [1].
Tuy nhiên, có nhiều loại vật liệu hấp phụ có hiệu quả cao, giá thành thấp, phù
hợp, dễ chế tạo và có độ bền cao trong môi trường. Trong đó, có vật liệu gốc polyme
dẫn điện polyanilin (PANi). Vật liệu PANi đã được sử dụng hấp phụ được các hợp
chất gây ô nhiễm môi trường như kim loại nặng và đặc biệt là các hợp chất hữu cơ
khó phân hủy như DDT, PCB của PANi và mùn cưa [2-7].


Phân tích, đánh giá kết quả mẫu nước có chứa thuốc hợp chất DDE đã được hấp
thu.

2


4. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: hóa chất BVTV, polyanilin, mùn cưa, bã mía.
5. Phương pháp nghiên cứu
Đọc và tìm hiểu tài liệu có liên quan tới PANi, mùn cưa, bã mía và hóa chất
BVTV (điển hình là DDE), phương pháp hấp thu chất ô nhiễm môi trường.
Sử dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại để đánh giá PANi/ mùn cưa (IR,
SEM).
Sử dụng phương pháp phân tích hàm lượng hợp chất DDE (GCMS).
Đánh giá, phân tích và xử lý số liệu thu được bằng các phần mềm thông dụng.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của báo cáo góp phần làm cơ sở khoa học để mở ra một
phương pháp mới xử lí các hợp chất hữu cơ khó phân hủy gây ô nhiễm một cách đơn
giản và hiệu quả hơn.

3


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Định nghĩa hóa chất BVTV [8]
Hóa chất BVTV là những hợp chất hoá học (vô cơ, hữu cơ), những chế phẩm
sinh học (chất kháng sinh, vi khuẩn, nấm, siêu vi trùng, tuyến trùng, …), những chất
có nguồn gốc thực vật, động vật, được sử dụng để bảo vệ cây trồng và nông sản, chống
lại sự phá hại của những sinh vật gây hại (côn trùng, nhện, tuyến trùng, chuột, chim,

Gồm có các loại hóa chất BVTV sau: Thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh, thuốc trừ cỏ
dại, thuốc trừ ốc sên, thuốc trừ chuột, thuốc trừ nhện hại cây, trừ tuyến trùng, trừ động
vật hoang dã hại mùa màng, thuốc điều hòa sinh trưởng cây…..[8]
Ngoài ra, còn có rất nhiều cách phân loại hóa chất BVTV khác như: phân loại
theo nhóm độc, phân loại theo thời gian phân hủy..
1.3. Thực trạng đất bị ô nhiễm POP ở nước ta [9]
Tại Việt Nam, hóa chất BVTV được sử dụng từ những năm 40 của thế kỷ
XX nhằm bảo vệ cây trồng. Theo thống kê vào năm 1957 tại miền Bắc nước ta
sử dụng khoảng 100 tấn. Đến trước năm 1985 khối lượng hóa chất BVTV dùng
hàng năm khoảng 6.500 - 9.000 tấn thì trong 03 năm gần đây, hàng năm Việt Nam
nhập và sử dụng từ 70.000 - 100.000 tấn, tăng gấp hơn 10 lần. Các loại thuốc BVTV
mà Việt Nam đang sử dụng có độ độc còn cao, nhiều loại thuốc đã lạc hậu. Tuy nhiên,
nhiều loại hóa chất trừ sâu cũng được sử dụng trong các lĩnh vực khác, ví dụ sử dụng
DDT để phòng trừ muỗi truyền bệnh sốt rét (từ 1957 -1994: 24.042 tấn. Hiện nay, tỉ lệ
thành phần của các loại hoá chất BVTV đã thay đổi (hóa chất trừ sâu: 33%; hóa chất
trừ nấm: 29%; hóa chất trừ cỏ: 50%, 1998). Danh mục thuốc BVTV được phép sử
dụng ở nước ta đến năm 2013 đã lên tới 1.643 hoạt chất, trong khi, các nước trong khu
vực chỉ có khoảng từ 400 đến 600 loại hoạt chất, như Trung Quốc 630 loại, Thái Lan,
Malaysia 400-600 loại (Hội nông dân, 2015).
Để phát triển nông nghiệp, việc sử dụng hóa chất BVTV là không thể thiếu được.
Hiện trạng sử dụng ngày càng tăng cả về chủng loại và khối lượng nhằm góp phần vào
sự phát triển kinh tế nông nghiệp của đất nước.
Trong những năm thập niên 60-90 của thế kỷ trước, do phương thức sản xuất và tổ
chức quản lý thời bao cấp và đặc thù trong thời kỳ chiến tranh, thuốc BVTV nói chung
và DDT nói riêng được phân phát nhỏ lẻ cho các đơn vị tổ, đội thuộc các hợp tác xã
nông nghiệp, các nông lâm trường để sử dụng. Do chưa hiểu biết được các tác hại của

5



3) Oxy hóa bằng không khí ướt.

6


4) Oxy hóa bằng nhiệt độ cao (thiêu đốt, nung chảy, lò nung chảy).
5) Phân hủy bằng công nghệ sinh học.
Quá trình này dựa trên sự hoạt động của các sinh vật sống (vi khuẩn và nấm) để
phân hủy những chất ô nhiễm tới nồng độ thấp hơn ngưỡng cho phép. Phương pháp
này thể hiện những ưu điểm so với các phương pháp trên là chi phí cho quá trình xử
lý thấp hơn và có khả năng phân hủy hoàn toàn chất gây ô nhiễm mà không làm thay
đổi kết cấu của môi trường xung quanh. Tuy nhiên điểm hạn chế tương đối lớn của
phương pháo này là ngưỡng nồng độ xử lý được tương đối thấp so với các phương
pháp khác và thời gian xử lý tương đối dài.
6) Khử bằng hóa chất pha hơi.
Bản chất của phản ứng này là tiến hành khử DDT bằng hidro ở nhiệt độ 850𝑜 𝐶
hoặc cao hơn. Nguồn sản sinh hidro ở đây là nước. Sản phẩm cuối cùng của quá tỉnh
xử lý là metan sau đó sẽ chuyển thành 𝐶𝑂2 và HCl. Khí thải sau quá trình xử lí xẽ
được tách bụi và axit.
7) Khử bằng chất xúc tác, kiềm, oxi hóa điện hóa trung gian.
8) Oxy hóa muối nóng chảy.
9) Oxy hóa siêu tới hạn và plasma.
Quá trình oxy hóa được tiến hành ở áp xuất 250 atm. Nhiệt độ dao động từ 400 –
500oC sản phẩm chính là CO2, nước, axit hữu cơ và muối. Phương pháp này đã
được cấp phép tại Nhật và Mỹ.
10) Sử dụng lò đốt đặc chủng.
11) Lò đốt xi măng.

1.4.2 Các biện pháp xử lý tại Việt Nam [10]
Hiện nay ở nước ta chưa có công nghệ xử lý triệt để đất có tồn dư thuốc bảo vệ

Phương pháp polyme hóa anilin theo con đường hóa học đã được biết đến từ
lâu. Tuy nhiên, sau khi phát hiện ra tính chất dẫn điện của PANi thì việc nghiên cứu
các phương pháp tổng hợp được quan tâm nhiều hơn. Có thể polyme hóa anilin trong
môi trường axit tạo thành polyanilin có cấu tạo cơ bản như sau:
H
N
N n
H
polyanilin (PANi)

8


Nguyên tắc của việc tổng hợp PANi theo phương pháp hoá học là sử dụng các
chất oxi hoá như (NH4)2S2O8, Na2S2O8, K2Cr2O7, KMnO4, FeCl3, H2O2... trong môi
trường axit. Thế oxi hoá ANi khoảng 0,7V . Vì vậy, chỉ cần dùng các chất oxi hoá có
thế oxi hoá trong khoảng này là có thể oxi hoá được ANi. Các chất này vừa oxi hoá
ANi, PANi, vừa đóng vai trò là chất doping PANi. Trong các chất nói trên thì
(NH4)2S2O8 được quan tâm nhiều hơn vì thế oxi hoá - khử của nó cao, khoảng 2,01V
và PANi tổng hợp bằng chất này có khả năng dẫn điện cao. PANi được tổng hợp bằng
(NH4)2S2O8 có thể thực hiện trong môi trường axit như HCl, H2SO4 .
PANi được tổng hợp theo phương pháp hóa học từ anilin bằng cách sử dụng
amoni persunfat và axit dodecylbenzensunfonic như một chất oxi hóa và dopant. Quá
trình hóa học xảy ra như sau (hình 12):
NH2
+

(NH4)2S2O8, HA, H2O

H

- HA

H
N
A-

- HA

N

H
N

reduction

N
H

N

Emeraldine base

+ HA

oxidation

N 2n
H

n

hợp bằng phương pháp điện hóa. Nguyên tắc của phương pháp điện hóa là dùng dòng
điện để tạo nên sự phân cực với điện thế thích hợp, sao cho đủ năng lượng để oxi hóa
monome trên bề mặt điện cực, khơi mào cho polyme hóa điện hóa tạo màng dẫn điện
phủ trên bề mặt điện cực làm việc (WE). Điện cực làm việc có thể là Au, Pt, thép CT3,
thép 316L,... Đối với anilin, trước khi polyme hóa điện hóa, anilin được hòa tan trong
dung dịch axit như H2SO4, HCl, (COOH)2... Như vậy, có thể tạo trực tiếp PANi lên
mẫu kim loại cần bảo vệ; do đó việc chống ăn mòn và bảo vệ kim loại bằng phương
pháp điện hóa có ưu việt hơn cả. Do thế oxi hoá của ANi khoảng 0,7V nên có thể sử
dụng phương pháp phân cực thế động trong khoảng thế từ -0,2 đến 1,2V bằng thiết bị
điện hoá potentiostat - là thiết bị tạo được điện thế hay dòng điện theo yêu cầu để áp
lên hệ điện cực, đồng thời cho phép ghi lại các tín hiệu phản hồi (áp dòng ghi lại điện

10


thế hoặc ngược lại). Từ các số liệu về thế hoặc dòng phân cực tạo ra từ máy
potentiostat và các số liệu phản hồi ghi được đồ thị thế - dòng hay ngược lại là dòng thế gọi là đường cong phân cực. Qua các đặc trưng của đường cong phân cực có thể
xác định được đặc điểm, tính chất điện hóa của hệ đó.
Nhờ các thiết bị điện phân này, người ta có thể kiểm soát và điều chỉnh được
tốc độ phản ứng. Không những thế, phương pháp điện hóa còn cho phép chế tạo được
màng mỏng đồng thể, bám dính tốt trên bề mặt mẫu.
Màng PANi được chế tạo bằng phương pháp quét điện thế vòng tuần hoàn đa
chu kỳ (CV) bám dính tốt trên bề mặt điện cực. Phương pháp này cho phép theo dõi
được tính oxi hóa - khử của PANi trong suốt quá trình phân cực. Tuy nhiên, phương
pháp này có một điểm bất lợi về mặt thời gian. Thời gian tạo màng ứng với thời gian
tồn tại điện thế mà tại đó xảy ra phản ứng oxi hóa điện hóa monome, thời gian này
tương đối ngắn, do đó dẫn đến hiệu suất phản ứng không cao.
Việc tiến hành tổng hợp PANi bằng phương pháp điện hoá được tiến hành trong
môi trường axit thu được PANi dẫn điện tốt, hơn nữa anilin tạo muối tan trong axit.
Trong môi trường kiềm PANi không dẫn điện, sản phẩm có khối lượng phân tử thấp.

chức mới hoặc các khe trống có thể sử dụng để hấp phụ một số chất hoặc một số kim
loại nặng.
Với cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polyme như cellulose,
hemicellulose, pectin, lignin, protein, mùn cưa là vật liệu thích hợp để có thể biến tính
để trở thành vật liệu hấp phụ tốt. Trên thế giới đã có một số nhà khoa học nghiên cứu
biến tính một số loại vật liệu là phụ phẩm nông nghiệp như xơ dừa, bã mía, mùn cưa,
vỏ trấu để làm vật liệu xử lý hấp phụ môi trường. Redad (2002) [14] cho rằng các vị trí
anionic phenolic trong lignin có ái lực mạnh với các kim loại nặng. Mykola (1999)
[15] acid galacturonic trong peptin là những vị trí liên kết mạnh với các cation.
Ở Việt Nam cũng đã có những nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ PANi/MC và
PANi/BM để hấp phụ các kim loại nặng như Cr (VI) trong môi trường nước, hấp thụ
DDT trong dịch chiết đất ô nhiễm, hấp thụ metylen xanh... Kết quả khảo sát cho thấy
loại phụ phẩm nông nghiệp là mùn cưa có khả năng hấp phụ DDT trong dịch chiết đất
ô nhiễm với hiệu suất khá cao khoảng 77,44% [16].
Từ những kết quả của công trình nghiên cứu trước đó cũng như ưu điểm của
phế phụ phẩm nông nghiệp – mùn cưa em đã chọn phương pháp xử lý biến tính mùn
cưa bằng axit clohidric với PANi để hấp thụ chất hữu cơ khó phân hủy DDE trong
dịch chiết đất bị ô nhiễm.

12


1.5.3 Bã mía và ứng dụng của bã mía
1.5.3.1 Thành phần hóa học của bã mía
Tùy theo loại mía và đặc điểm nơi trồng mía mà thành phần hoá học các chất có
trong bã mía khô (xơ) có thể biến đổi. Thành phần của bã mía sau khi rửa sạch và sấy
khô gồm:
Xenlulo: khoảng 45 - 55%
Hemicellulose: khoảng 20 - 25%
Lignin: khoảng 18 -24 %

1.6 Hấp phụ đẳng nhiệt
1.6.1 Khái niệm hấp phụ
Khi các pha khác nhau tiếp xúc với nhau ta sẽ có bề mặt phân cách giữa các
pha: khí/ rắn, khí/ lỏng, lỏng/ rắn, lỏng/ lỏng. Các phân tử từ pha này có thể xâm nhập
vào pha kia thông qua bề mặt phân cách pha. Nếu các chất ở pha khí khi thâm nhập
vào một chất lỏng ta gọi là hiện tượng hấp thụ. Nếu chất khí hay một chất tan trong
dung dịch được tích tụ lại trên bề mặt một chất rắn hay chất lỏng ta gọi là sự hấp phụ.
Hấp phụđược định nghĩa là hiện tượng tập trung chất trên bề mặt phân cách pha. Trong
xúc tác dị thể hấp phụ là bước đi trước, phản ứng là bước xảy ra sau, vì vậy hấp phụ
rất quan trọng. Với xúc tác dị thể quan trọng nhất là các chất hấp phụ dạng rắn, vì vậy
đối tượng ở đây chủ yếu là hệ khí/rắn (K/R), ít gặp hơn là hệ lỏng/rắn (L/R).
Trong một hệ hấp phụ, chất rắn được gọi là chất hấp phụ, chất có khả năng tích
lũy trên bề mặt chất rắn là chất bị hấp phụ. Chất bị hấp phụ có thể được hoà tan hoặc
là trong pha khí, hoặc là trong pha lỏng.
Hiện tượng hấp phụ xảy ra được là do lực tương tác giữa chất hấp phụ và bị hấp
phụ. Khi lực tương tác yếu, không hoặc rất ít thay đổi cấu trúc điện tử của chất hấp
phụ, năng lượng tỏa ra thấp ta gọi là hấp phụ vật lý. Khi lực tương tác đủ mạnh, tạo ra
các liên kết hóa học, làm thay đổi cấu trúc điện tử của các thành phần tham gia trong
hệ, năng lượng sinh ra lớn, ta gọi là hấp phụ hóa học.
Quy trình hấp phụ như sau:
Trong môi trường nước, quá trình hấp phụ xảy ra chủ yếu trên bề mặt của chất hấp
phụ, vì vậy quá trình động học hấp phụ xảy ra theo một loạt các giai đoạn kế tiếp nhau:

14


• Các chất bị hấp phụ chuyển động tới bề mặt chất hấp phụ - Giai đoạn khuếch tán
trong dung dịch.

• Phân tử chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ chứa



Khi nồng độ chất bị hấp phụ là rất nhỏ (K.C > 1) thì q = qmax. Tức, dung
lượng hấp phụ sẽ đạt một giá trị không đổi khi tăng nồng độ chất bị hấp phụ. Khi đó
bề mặt chất hấp phụ đã được bão hòa bởi một đơn lớp các phân tử chất bị hấp phụ.
Phương trình (1.3) chứa hai thông số là qmax và hằng số KL. Dung lượng hấp
phụ cực đại qmax có một giá trị xác định tương ứng với số tâm hấp phụ còn hằng số
K phụ thuộc cặp tương tác giữa chất hấp phụ, chất bị hấp phụ và nhiệt độ. Từ các số
liệu thực nghiệm có thể xác định q max và hằng số KL bằng phương pháp tối ưu hay
đơn giản là bằng phương pháp đồ thị.
Với phương pháp đồ thị, phương trình 1.3 được viết thành:

Từ số liệu thực nghiệm vẽ đồ thị sự phụ thuộc của Ccb/q theo Ccb. Đường đẳng
nhiệt hấp phụ Langmuir và đồ thị sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb có dạng như ở hình
1.4 và hình 1.5.

Hình 1.4. Đường đẳng nhiệt hấp phụ

Hình 1.5. Đồ thị sự phụ thuộc của

Langmuir

Ccb/q vào Ccb

Theo phương trình này Ccb/q phụ thuộc bậc nhất vào Ccb. Đường biểu diễn trong
hệ toạ độ Ccb/q – Ccb cắt trục tung tại điểm M. Ta có: ̅̅̅̅̅
OM =


parabol và được gọi là đường hấp phụ đẳng nhiệt Frendlich.
Để cho đường hấp phụ biểu diễn đúng phương trình (1) ta cần giả thiết 1/n không
phải là một hằng số mà là một hàm số của nồng độ.
Ở nồng độ thấp 1/n = 1 thì ta sẽ có: q = Kf. F C
Ở nồng độ cao hơn 1/n = 0 khi đó ta sẽ có: q = Kf
Để tính các hằng số trong phương trình Freundlich ta cũng dùng phương pháp đồ
thị. Khi đó phương trình Freundlich được viết dưới dạng:
1

lg q = lg Kf + lg C
n

17