“Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa một số hợp chất nitro vòng thơm bằng phương pháp
hấp phụ trên than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh”
Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT SẮC ĐỒ HPLC CỦA DNT, DNP VÀ TNR
3.1.1. Ảnh hưởng của pH đến sắc đồ HPLC của DNT, DNP và TNR
Nồng độ các chất DNT, DNP và TNR trong các mẫu thí nghiệm được xác
định bằng phương pháp HPLC (mục 2.3.2 chương Hai).
Với các điều kiện đo như trên, sắc đồ HPLC của DNT, DNP và TNR ở dải pH
từ 2 đến 10 đều có chung một dạng.
min
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
mAU
0
25
50
75
100
125
150
175
D AD1 D, Sig=245,16 Ref =360,100 (DNT\D CH UAN 14. D)
6.284 - DNT
5.996
Hình 3.1. Sắc đồ HPLC của dung dịch DNT ở dải pH từ 2-10 trong môi trường nước
min
2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5
mAU
0
20
40
60

- Xây dựng đường chuẩn xác định DNT
Đường chuẩn xác định DNT được xây dựng bằng cách chuẩn bị 5 mẫu dung
dịch DNT có nồng độ tương ứng là 5; 10; 25; 50 và 100mg/l. Chạy từng mẫu trên
máy sắc ký lỏng hiệu năng cao tại tín hiệu đo λ = 245 nm cho ra đồ thị ngoại chuẩn
dùng để xác định hàm lượng DNT trong mẫu thí nghiệm.
Hình 3.4. Đồ thị ngoại chuẩn xác định DNT bằng phương pháp HPLC
Luận văn Thạc sỹ khoa học Môi trường Khoa Môi trường- ĐHKHTN -ĐHQGHN
38
TNR
“Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa một số hợp chất nitro vòng thơm bằng phương pháp
hấp phụ trên than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh”
- Xây dựng đường chuẩn xác định DNP
Đường chuẩn xác định DNP được xây dựng bằng cách chuẩn bị 5 mẫu dung
dịch DNP có nồng độ tương ứng là 5; 10; 25; 50 và 100mg/l. Chạy từng mẫu trên
máy sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC tại tín hiệu đo λ = 365 nm cho ra đồ thị ngoại
chuẩn dùng để xác định hàm lượng DNP trong mẫu thí nghiệm.
Hình 3.5. Đồ thị ngoại chuẩn xác định DNP bằng phương pháp HPLC
- Xây dựng đường chuẩn xác định TNR
Đường chuẩn xác định TNR được xây dựng bằng cách chuẩn bị 5 mẫu dung
dịch TNR có nồng độ tương ứng là 5; 10; 25; 50 và 100mg/l. Chạy từng mẫu trên
máy sắc ký lỏng hiệu năng cao tại tín hiệu đo λ = 420 nm cho ra đồ thị ngoại chuẩn
dùng để xác định hàm lượng TNR trong mẫu thí nghiệm.
Luận văn Thạc sỹ khoa học Môi trường Khoa Môi trường- ĐHKHTN -ĐHQGHN
39
“Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa một số hợp chất nitro vòng thơm bằng phương pháp
hấp phụ trên than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh”
Hình 3.6. Đồ thị ngoại chuẩn xác định TNR bằng phương pháp HPLC
3.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DNT, DNP VÀ TNR TRÊN
MỘT SỐ LOẠI THAN HOẠT TÍNH TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
3.2.1. Đặc điểm quá trình hấp phụ một số hợp chất nitro vòng thơm trên than

than TQ, TM và AG đã lựa chọn các mốc thời gian 5, 10, 15 và 20 phút, khối lượng
than sử dụng là 50mg đối với than TQ và TM và 100mg đối với than AG để thử
nghiệm. Kết quả thử nghiệm được trình bày trên hình 3.8.
DNP
0
50
100
150
200
0 5 10 15 20
Thời gian hấp phụ (phút)
Dung lượng hấp phụ
(mg/g)
TQ
TM
AG
Hình 3.8. Đồ thị xác định ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ DNP
của các loại than hoạt tính
Hình 3.8. cho thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ cho hệ hấp phụ TQ - DNP
là 10 phút; hệ TM - DNP và hệ AG - DNP là 15 phút.
Luận văn Thạc sỹ khoa học Môi trường Khoa Môi trường- ĐHKHTN -ĐHQGHN
41
“Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa một số hợp chất nitro vòng thơm bằng phương pháp
hấp phụ trên than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh”
- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ tới khả năng hấp phụ TNR của
than TQ, TM và AG đã lựa chọn các mốc thời gian 5, 10, 15 và 20 phút, khối lượng
than sử dụng là 75mg đối với than TQ và 100mg đối với than TM và 70mg đối với
than AG để thử nghiệm. Kết quả thử nghiệm được trình bày trên hình 3.9.
TNR
0

Bảng 3.1. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ (a) của các loại than hoạt tính
đối với DNT
C
0
DNT

(mg/l) C
t
DNT
(mg/l) a (mg/g)
TQ 97,25 1,04 192,42
TM 97,25 5,60 183,30
AG 97,25 28,02 138,46
Ghi chú: C
0
DNT
:
Nồng độ DNT ban đầu (mg/l)
C
t
DNT
: Nồng độ DNT còn lại trong pha lỏng (mg/l)
Bảng 3.2. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của các loại than hoạt tính
đối với DNP
C
0
DNP

(mg/l) C
t

:
Nồng độ TNR ban đầu (mg/l)
C
t
TNR
: Nồng độ TNR còn lại trong pha lỏng (mg/l)
Từ kết quả nghiên cứu xác định dung lượng hấp phụ của 3 loại than hoạt tính
TQ, TM và AG đối với DNT, DNP và TNR được dẫn trong bảng 3.1, 3.2. và 3.3. ta thấy:
- Các chất nitro thơm khác nhau thì dung lượng hấp phụ khác nhau. Như vậy,
dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào cấu trúc và bản chất hóa học của từng chất.
- Các loại than hoạt tính khác nhau thì dung lượng hấp phụ cũng khác nhau.
Như vậy, dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào từng loại than.
- Đối với cả 3 chất, than TQ là than có dung lượng hấp phụ lớn nhất. Như vậy,
than TQ là than có khả năng hấp phụ lớn nhất đối với 3 chất nitro vòng thơm nghiên
cứu.
Luận văn Thạc sỹ khoa học Môi trường Khoa Môi trường- ĐHKHTN -ĐHQGHN
43
“Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa một số hợp chất nitro vòng thơm bằng phương pháp
hấp phụ trên than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh”
- Dung lượng hấp phụ của 3 loại than hoạt tính đối với từng chất đã khảo sát
rất khác nhau và giảm dần theo dãy TQ> TM > AG. Như vậy, hai loại than chuyên
dụng để tẩy màu trong môi trường nước đó là than TQ của Trung Quốc và than TM
của Việt Nam có khả năng hấp phụ tốt DNT, DNP và TNR. Trong khi đó than AG
(Nga), thường được dùng trong công nghệ để xử lý khí thì hấp phụ DNT, DNP và
TNR kém hơn. Như vậy có thể thấy loại than hoạt tính dùng để xử lý khí sẽ bị hạn
chế khi sử dụng để hấp phụ DNT, DNP và TNR trong môi trường nước.
3.2.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
3.2.2.1. Ảnh hưởng của pH
pH có ảnh hưởng tương đối lớn đến quá trình hấp phụ bởi trên bề mặt than có
tồn tại một số nhóm chức và pH có thể làm thay đổi điện tích của một số nhóm chức

cho thấy:
- Dung lượng hấp phụ DNT của cả 3 loại than phân thành 2 nhóm có giá trị
gần tương đương nhau, nhóm từ pH 3 ÷ 6 và nhóm từ pH 7 ÷ 10.
- Dung lượng hấp phụ DNT của than TQ, TM và AG phụ thuộc vào giá trị
pH của dung dịch. Ở giá trị pH axit, dung lượng hấp phụ DNT của 3 loại
than đều cao hơn so với ở giá trị pH trung tính và kiềm.
- Nhóm pH từ 3 ÷ 6, dung lượng hấp phụ DNT của than TQ, TM và AG
không có sự khác biệt nhiều nên pH tối ưu cho hệ hấp phụ được xác định
tại giá trị pH = 5,7 (pH ban đầu của dung dịch DNT trong nước).
• Đối với DNP
Lựa chọn dải pH thử nghiệm = 2,5; 3; 3,4 (pH ban đầu của dung dịch DNP);
5; 7; 9; 10. Khối lượng than lựa chọn: 50mg TQ, 80mg TM và 100mg AG.
DNP
0
50
100
150
200
250
2 3 4 5 6 7 8 9 10
pH dung dịch
Nồng độ cân bằng (mg/g)
TQ
TM
AG
Hình 3.11. Đồ thị xác định ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của
các loại than hoạt tính đối với DNP
Hình 3.11. cho thấy pH càng thấp (2,5 - 3,4) khả năng hấp phụ DNP của các loại
than hoạt tính càng lớn (pH càng thấp dung lượng hấp phụ càng cao). Với pH trung
tính và kiềm, khả năng hấp phụ của than giảm đáng kể đặc biệt là pH kiềm. pH tối ưu

TNR được lựa chọn ở pH = 3,3 để đảm bảo khả năng xử lý TNR của các loại hoạt
tính ở mức cao đồng thời thuận tiện trong quá trình xử lý do pH = 3,3 là pH của dung
dịch TNR.
3.2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Trong nghiên cứu về hấp phụ, nhiệt độ có ảnh hưởng khá lớn đến khả năng
hấp phụ của hệ một cấu tử. Đối với hấp phụ vật lý thường diễn ra mạnh hơn ở nhiệt
độ thấp và giảm khi nhiệt độ tăng. Đối với quá trình hấp phụ hoá học, khi nhiệt độ
giảm thì lượng chất bị hấp phụ cũng giảm và lượng chất bị hấp phụ tăng khi nhiệt độ
tăng nhưng khi tăng đến nhiệt độ tối ưu thì lượng chất hấp phụ hoá học cũng giảm.
• Đối với DNT
Luận văn Thạc sỹ khoa học Môi trường Khoa Môi trường- ĐHKHTN -ĐHQGHN
46
“Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa một số hợp chất nitro vòng thơm bằng phương pháp
hấp phụ trên than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh”
Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ DNT của
các loại than hoạt tính được tiến hành với dải nhiệt độ 25; 30; 35; 40 và 50
0
C. Khối
lượng than lựa chọn: 20mg TQ, 30mg TM và 30mg AG.
DNT
0
50
100
150
200
250
300
350
20 25 30 35 40 45 50
Nhiệt độ (oC)

20 25 30 35 40 45 50
Nhiệt độ (oC)
Dung lượng hấp phụ
(mg/g)
Than TQ
Than TM
Than AG
Hình 3.14. Đồ thị xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ DNP
của các loại than hoạt tính
Cũng như với DNT, quá trình hấp phụ DNP của các loại than hoạt tính (TQ,
TM và AG) là quá trình hấp phụ vật lý. Nhiệt độ tối ưu cho hệ hấp phụ than hoạt tính
- DNP là 25
0
C.
• Đối với TNR
TNR
0
50
100
150
200
250
20 25 30 35 40 45 50
Nhiệt độ (oC)
Dung lượng hấp phụ
(mg/g)
Than TQ
Than TM
Than AG
Hình 3.15. Đồ thị xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ TNR

hấp phụ (a)
(mg/g)
TQ
10 97,25 60,76 364,90
20 97,25 31,32 329,65
30 97,25 11,11 287,13
40 97,25 2,97 235,70
50 97,25 1,04 192,42
TM
20 97,25 36,87 301,90
30 97,25 20,03 257,40
40 97,25 9,02 220,58
50 97,25 5,60 183,30
60 97,25 2,70 157,58
70 97,25 1,46 136,84
AG
30 97,25 48,03 164,07
40 97,25 36,66 151,48
50 97,25 28,02 138,46
60 97,25 22,08 125,28
70 97,25 18,30 112,79
80 97,25 13,52 104,66
Từ kết quả thí nghiệm trong bảng 3.4. ta thấy, khối lượng than ảnh hưởng đến
khả năng hấp phụ DNT. Khối lượng than càng nhỏ, dung lượng hấp phụ càng lớn.
Quy luật này thể hiện trên cả ba loại than TQ, TM và AG.
Thiết lập phương trình đẳng nhiệt hấp phụ của DNT dựa trên kết quả bảng 3.4.
Để đánh giá khả năng hấp phụ của một hệ hấp phụ, đặc biệt là hấp phụ trong
môi trường nước, người ta thường áp dụng phương trình đẳng nhiệt Freundlich (với
giả thiết nhiệt hấp phụ vi phân không thay đổi khi độ che phủ (dung lượng hấp phụ)
thay đổi và khoảng nồng độ chất bị hấp phụ nhỏ) hoặc Langmuir (với giả thiết bề mặt


TQ - DNT
y = 0,15x + 2,29
R
2
= 0,9956
2.25
2.30
2.35
2.40
2.45
2.50
2.55
2.60
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
lga
lgC

TM - DNT
y = 0,25x + 2,09
R
2
= 0,9947
2.10
2.20
2.30
2.40
2.50
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
lga

c)
“Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa một số hợp chất nitro vòng thơm bằng phương pháp
hấp phụ trên than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh”
Áp các giá trị K
F
và n tìm được vào phương trình (3.1), ta thu được các
phương trình đẳng nhiệt hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với DNT:
- Hệ than hoạt tính TQ - DNT:
1
6,67
194,98.
DNT
a C
=
(3.3)
- Hệ than hoạt tính TM - DNT:
1
4,00
123,03.
DNT
a C=
(3.4)
- Hệ than hoạt tính AG - DNT:
1
2,70
39,81.
DNT
a C
=
(3.5)

Nồng độ DNT còn lại trong pha lỏng (mg/l)
Dung lư
ợ
ng h
ấ
p ph
ụ

(mg/g)
AG - DNT
0
50
100
150
200
0 10 20 30 40 50 60
Nồng độ DNT còn lại trong pha lỏng (mg/l)
Dung lư
ợ
ng h
ấ
p ph
ụ

(mg/g)
Hình 3.17. Đường đẳng nhiệt hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với DNT
TQ - DNT (a); TM - DNT (b) và AG - DNT (c)
Từ các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ (3.3), (3.4) và (3.5) có thể nhận thấy:
- Giá trị K
F

DNP
)
(mg/l)
Nồng độ DNP còn
lại trong pha lỏng
(C
t
DNP
) (mg/l)
Dung lượng
hấp phụ (a)
(mg/g)
TQ
10 104,76 68,46 363,00
30 104,76 29,48 250,93
50 104,76 13,22 183,08
70 104,76 5,65 141,59
90 104,76 3,56 112,44
110 104,76 2,20 93,24
TM
50 104,76 53,01 103,50
80 104,76 30,44 92,90
110 104,76 17,68 79,16
140 104,76 8,42 68,81
170 104,76 4,77 58,82
200 104,76 2,42 51,17
AG
50 104,76 54,29 100,94
100 104,76 32,53 72,23
150 104,76 19,91 56,57

lga

TM - DNP
y = 0,23x + 1,62
R
2
= 0,9973
1,50
2,00
2,50
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00
lga
lgC
AG - DNP
y = 0,52x + 1,08
R
2
= 0,9924
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
0,50 0,70 0,90 1,10 1,30 1,50 1,70 1,90
lga
lgC
Hình 3.18. Đồ thị xác định các giá trị của K
F
và n đối với các hệ than hoạt tính

=
(3.7)
- Hệ than hoạt tính AG - DNP:
1
1,92
12,02.
DNP
a C
=
(3.8)
Đồ thị biểu diễn các đường đẳng nhiệt hấp phụ của các loại than hoạt tính đối
với DNP cũng có dạng tương tự như DNT.

TQ - DNP
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 20 40 60 80
Nồng độ DNP còn lại trong pha lỏng (mg/l)
Dung lư
ợ
ng h
ấ
p ph

0 20 40 60
Nồng độ DNP còn lại trong pha lỏng (m g/l)
Dung lư
ợ
ng h
ấ
p ph
ụ

(mg/g)
Hình 3.19. Đường đẳng nhiệt hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với DNP
TQ - DNP (a); TM - DNP (b) và AG - DNP (c)
Từ các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ (3.6), (3.7) và (3.8) có thể nhận thấy:
- Giá trị K
F
của hệ than hoạt tính TQ - DNP và TM - DNP và AG - DNP khá
thấp (khoảng 12 - 69) và giảm dần theo thứ tự TQ (69,18) > TM (14,69) > AG
(12,02). Hai loại than TM và AG có giá trị K
F
xấp xỉ nhau và ở mức thấp. Khả năng
hấp phụ của cả ba loại than TQ, TM và AG đối với DNP thấp hơn nhiều so với DNT
mặc dù về cấu trúc và khối lượng phân tử của hai hợp chất này có nhiều điểm tương
Luận văn Thạc sỹ khoa học Môi trường Khoa Môi trường- ĐHKHTN -ĐHQGHN
54
a)
b)
c)