Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số thuốc nhuộm của vật liệu hấp phụ chế tạo từ cây sen

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

THONGVANH PHONEMANY

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ

MỘT SỐ THUỐC NHUỘM CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ

CHẾ TẠO TỪ CÂY SEN

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Thái Nguyên, năm 2018

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––––

THONGVANH PHONEMANY

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ

MỘT SỐ THUỐC NHUỘM CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ

CHẾ TẠO TỪ CÂY SEN

Ngành: Hóa phân tích

Mã số: 8.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Thị Hậu

Thái Nguyên, năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả

nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công

trình nào khác. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2018

Tác giả

Thongvanh Phonemany

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ, chuyên ngành

hóa phân tích, khoa hóa học – Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên, em

đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ của các thầy cô giáo, bạn bè và gia đình.

Trước hết, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS. Vũ Thị Hậu, cô giáo trực tiếp

hướng dẫn, tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành luận văn.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo khoa hóa học, khoa sau Đại

học và Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ em

trong quá trình học tập, nghiên cứu.

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh,

ủng hộ và động viên em trong những lúc gặp phải khó khăn để em có thể hoàn thành quá

trình học tập và nghiên cứu.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu của

bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu sót. Em rất

mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp và

những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn, để luận văn được

hoàn thiện hơn.

Em xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2018

Tác giả

ii

Thongvanh Phonemany

MỤC LỤC

Trang

Trang bìa phụ

Lời cam đoan ............................................................................................................... iii

Lời cảm ơn .................................................................................................................... ii

Danh mục các từ viết tắt .............................................................................................. iv

Danh mục bảng ............................................................................................................. v

Danh mục hình ............................................................................................................. vi

MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1

Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 3

1.1. Sơ lược về thuốc nhuộm ........................................................................................ 3

1.1.1. Định nghĩa và phân loại thuốc nhuộm ................................................................ 3

1.1.2. Tình trạng ô nhiễm do nước thải dệt nhuộm ở nước ta ...................................... 4

1.1.3. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp ..................................... 5

1.1.4. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm ............................... 5

1.1.5. Nguồn phát sinh nước thải trong công nghiệp dệt nhuộm .................................. 6

1.2. Giới thiệu chung về tím tinh thể, metyl đỏ ............................................................ 7

1.2.1. Tím tinh thể ......................................................................................................... 7

1.2.2. Metyl đỏ .............................................................................................................. 8

1.3. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ ...................................................................... 8

1.3.1. Các khái niệm ..................................................................................................... 8

1.3.1.1. Sự hấp phụ ....................................................................................................... 8

1.3.1.2. Giải hấp phụ ..................................................................................................... 9

1.3.1.3. Dung lượng hấp phụ cân bằng ......................................................................... 9

1.3.1.4. Hiệu suất hấp phụ .......................................................................................... 10

1.3.2. Các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ ...................................................................... 10

1.3.3. Động học hấp phụ ............................................................................................. 12

1.3.4. Hấp phụ trong môi trường nước ....................................................................... 14

1.4. Phương pháp phân tích xác định hàm lượng chất hữu cơ mang màu .................. 15

iii

1.5. Giới thiệu về cây sen............................................................................................ 15

1.6. Một số hướng nghiên cứu khả năng hấp phụ tím tinh thể và metyl đỏ ............... 16

Chương 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................... 19

2.1. Thiết bị và hóa chất .............................................................................................. 19

2.1.1. Thiết bị .............................................................................................................. 19

2.1.2. Hóa chất ............................................................................................................ 19

2.2. Chế tạo VLHP từ cây sen .................................................................................... 19

2.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu ........................................................................................ 19

2.2.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ ................................................................................... 20

2.3. Khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch tím tinh thể, metyl đỏ ........... 20

2.3.1. Khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch tím tinh thể ......................... 20

2.3.2. Khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch metyl đỏ ............................. 20

2.4. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của tím tinh thể và metyl đỏ ............. 21

2.4.1. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của tím tinh thể .............................. 21

2.4.2. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của metyl đỏ .................................. 21

2.5. Một số đặc trưng của VLHP ................................................................................ 21

2.5.1. Diện tích bề mặt riêng (BET) ........................................................................... 21

2.5.2. Phổ hồng ngoại (IR) .......................................................................................... 21

2.5.3. So sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP ...................................... 21

2.5.4. Xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo được........................................... 22

2.6. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ tím tinh thể, metyl đỏ

của VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh ................................................................ 22

2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH .............................................................................. 22

2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP ...................................................... 23

2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian .................................................................... 23

2.6.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ...................................................................... 24

2.6.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu ............................................................... 25

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 26

3.1. Kết quả khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch tím tinh thể, metyl đỏ 26

3.1.1. Kết quả khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch tím tinh thể ............ 26

iv

3.1.2. Kết quả khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch metyl đỏ ................ 27

3.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của tím tinh thể và metyl đỏ 28

3.2.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của tím tinh thể ................. 28

3.2.2. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của metyl đỏ .................................. 28

3.3. Một số đặc trưng của VLHP ................................................................................ 29

3.3.1. Diện tích bề mặt riêng (BET) ........................................................................... 29

3.3.2. Phổ hồng ngoại (IR) .......................................................................................... 29

3.3.3. Kết quả so sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP ......................... 33

3.3.4. Xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo được........................................... 33

3.4. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ tím tinh thể, metyl đỏ

của VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh ................................................................ 35

3.4.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH ................................................................. 35

3.4.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng .................................................... 37

3.4.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian ........................................................ 40

3.4.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ......................................................... 43

3.4.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu .................................................. 45

3.5. Động học hấp phụ tím tinh thể và metyl đỏ của VLHP ...................................... 47

3.5.1. Động học hấp phụ tím tinh thể của VLHP ....................................................... 47

3.5.2. Động học hấp phụ metyl đỏ của VLHP ............................................................ 50

3.6. Nhiệt động lực học hấp phụ tím tinh thể và metyl đỏ của VLHP ....................... 53

KẾT LUẬN ................................................................................................................ 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 57

v

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TT Từ viết tắt Nội dung

Brunauer-Emmet-Teller 1 BET

Hiển vi điện tử quét 2 SEM

VLHP Vật liệu hấp phụ 3

4 IR Phổ hồng ngoại: Infrared Spectroscopy

iv

5 CV Crystal violet (tím tinh thể)

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may ................ 5

Bảng 1.2: Các nguồn chủ yếu phát sinh nước thải công nghiệp dệt nhuộm ................ 7

Bảng 3.1: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch tím tinh thể ở các bước

sóng khác nhau .......................................................................................... 26

Bảng 3.2: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metyl đỏ ở các bước sóng

khác nhau ................................................................................................... 27

Bảng 3.3: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch tím tinh thể với các nồng

độ khác nhau .............................................................................................. 28

Bảng 3.4: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metyl đỏ với các nồng độ

khác nhau ................................................................................................... 28

Bảng 3.5 : Kết quả so sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP ................. 33

Bảng 3.6: Số liệu xác định điểm đẳng điện của VLHP .............................................. 34

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ tím tinh thể

của VLHP .................................................................................................. 35

Bảng 3.8: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ metyl đỏ của

VLHP ......................................................................................................... 36

Bảng 3.9: Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến khả năng hấp phụ tím tinh thể

của VLHP .................................................................................................. 38

Bảng 3.10: Sự phụ thuộc của hiệu suất và dung lượng hấp phụ metyl đỏ của

VLHP vào khối lượng VLHP .................................................................... 39

Bảng 3.11. Sự phụ thuộc của dung lượng, hiệu suất hấp phụ tím tinh thể của

VLHP vào thời gian .................................................................................. 40

Bảng 3.12: Sự phụ thuộc của dung lượng, hiệu suất hấp phụ metyl đỏ của VLHP

vào thời gian .............................................................................................. 42

Bảng 3.13: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ tím tinh

thể vào nhiệt độ ......................................................................................... 43

Bảng 3.14: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ metyl đỏ

v

của VLHP vào nhiệt độ ............................................................................. 44

Bảng 3.15: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ tím tinh

thể của VLHP vào nồng độ đầu ................................................................ 45

Bảng 3.16: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ metyl đỏ

của VLHP vào nồng độ đầu ...................................................................... 46

Bảng 3.17: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir ................................. 47

Bảng 3.18: Số liệu khảo sát động học hấp phụ tím tinh thể của VLHP ..................... 48

Bảng 3.19: Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với tím tinh thể ................. 50

Bảng 3.20: Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với tím tinh thể .................. 50

Bảng 3.21: Số liệu khảo sát động học hấp phụ tím metyl đỏ của VLHP ................... 51

Bảng 3.22: Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với metyl đỏ ..................... 53

Bảng 3.23: Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với metyl đỏ ...................... 53

Bảng 3.24: Kết quả tính KC tại các nhiệt độ khác nhau .............................................. 54

Bảng 3.25: Các thông số nhiệt động đối với quá trình hấp phụ tím tinh thể và

vi

metyl đỏ ..................................................................................................... 55

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lg(qe – qt) vào t ..................................... 13

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của tím tinh thể

vào bước sóng ............................................................................................ 26

Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của metyl đỏ vào

bước sóng .................................................................................................. 27

Hình 3.3: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ tím tinh thể .................................... 28

Hình 3.4: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ metyl đỏ ........................................ 29

Hình 3.5: Phổ hồng ngoại (IR) của nguyên liệu ......................................................... 31

Hình 3.6: Phổ hồng ngoại (IR) của VLHP biến tính bằng anđehit fomic .................. 32

Hình 3.7: Biểu đồ so sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP ................... 33

Hình 3.8: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP ................................................ 34

Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tím tinh thể của

VLHP vào pH ............................................................................................ 35

Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp thụ metyl đỏ vào

pH của VLHP ............................................................................................ 37

Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ tím tinh thể vào

khối lượng VLHP ...................................................................................... 38

Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metyl đỏ của

VLHP vào khối lượng VLHP .................................................................... 39

Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tím tinh thể

của VLHP vào thời gian ............................................................................ 41

Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ metyl đỏ vào

thời gian ..................................................................................................... 42

Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tím tinh thể

vào nhiệt độ ............................................................................................... 43

Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ metyl đỏ vào

nhiệt độ ...................................................................................................... 44

vi

Hình 3.17: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với tím tinh thể ..... 45

Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của tím tinh thể ............ 45

Hình 3.19: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với metyl đỏ ......... 46

Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của metyl đỏ ................ 46

Hình 3.21: Đồ thị biểu diễn phương trình giả động học bậc 1 đối với tím tinh thể ... 49

Hình 3.22: Đồ thị biểu diễn phương trình giả động học bậc 2 đối với tím tinh thể ... 49

Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn phương trình giả động học bậc 1 đối với metyl đỏ ........ 52

Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn phương trình giả động học bậc 2 đối với metyl đỏ ........ 52

Hình 3.25: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnKC vào 1/T của tím tinh thể và

vii

metyl đỏ ..................................................................................................... 54

MỞ ĐẦU

Nước sạch và vệ sinh môi trường là hai yếu tố đặc biệt quan trọng tác động trực

tiếp đến sức khỏe của cộng đồng, tạo nên cơ sở vật chất để phát triển kinh tế, văn hoá,

xã hội, là phương tiện sinh sống và phát triển bền vững của con người. Tuy nhiên

trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền công nghiệp, quá trình đô thị

hóa với tốc độ chóng mặt kéo theo đó là sự thiếu ý thức của con người trong vấn đề

bảo vệ môi trường, nhất là môi trường nước. Mỗi năm những nhà máy, khu chế xuất,

khu công nghiệp... thải ra một lượng lớn nước thải gây ô nhiễm môi trường. Việt

Nam là đất nước có ngành công nghiệp dệt nhuộm phát triển vì vậy hàng năm nước

thải của ngành công nhiệp này cũng chiếm một lượng đáng kể trong những nguyên

nhân gây ô nhiễm môi trường. Lượng nước thải này chứa nhiều các chất hữu cơ mang

màu độc hại do vậy nếu không được xử lý, loại bỏ các chất độc có trong nước, chúng

sẽ xâm nhập vào cơ thể tích tụ lâu ngày ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con

người, phá hủy cảnh quan môi trường tự nhiên, làm mất cân bằng hệ sinh thái. Trước

thực trạng nguồn nước mặt và nước ngầm ngày càng bị ô nhiễm và cạn kiệt, nếu

không có các chính sách về việc bảo vệ và sử dụng nước hợp lý thì trong tương lai

nước sạch sẽ trở thành nguồn tài nguyên cực khan hiếm.

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để loại bỏ các chất hữu cơ mang

màu ra khỏi môi trường nước như: thẩm thấu ngược, lọc nano, kết tủa hoặc hấp

phụ,... Trong đó hấp phụ là một trong những phương pháp có nhiều ưu điểm vượt trội

như vật liệu sử dụng làm chất hấp phụ tương đối phong phú, dễ chế tạo, chi phí thấp,

thân thiện với môi trường, đặc biệt không làm nguồn nước bị ô nhiễm thêm. Chính vì

vậy đây là vấn đề đã và đang được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm,

nghiên cứu. Đối với lĩnh vực xử lý môi trường, ta có thể sử dụng vật liệu tự nhiên (đá

ong, quặng sắt, bentonit…) hay vật liệu chế tạo từ phụ phẩm nông nghiệp như xơ

dừa, vỏ lạc, bã mía, bã chè, lõi ngô… những loại vật liệu này đều có giá thành rẻ,

thân thiện với môi trường và dễ kiếm tìm trong đời sống.

Cây sen là loài cây quen thuộc được trồng phổ biến ở các ao hồ và rất có ý

nghĩa đối với người dân Việt Nam. Không chỉ vậy các bộ phận của cây sen từ hạt, lá

cho đến củ đều có lợi ích kinh tế cao như: nhụy sen dùng để ướp trà, lá sen để chữa

1

bệnh, hạt sen dùng làm thực phẩm… Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam sau khi thu

hoạch hạt sen thì các bộ phận của cây sen bị thải bỏ, không được sử dụng vào

mục đích nào. Cây sen có đặc tính nhẹ và xốp có khả năng biến tính thành vật

liệu hấp phụ tốt.

Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ

một số thuốc nhuộm của vật liệu hấp phụ chế tạo từ cây sen”

Trong đề tài chúng tôi lần lượt tập trung nghiên cứu các nội dung sau:

- Chế tạo vật liệu hấp phụ từ cây sen.

- Khảo sát một số đặc trưng hóa lí của VLHP bằng phương pháp đo diện tích bề

mặt riêng (BET), phương pháp phổ hồng ngoại (IR).

- Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ phụ tím tinh thể,

metyl đỏ của vật liệu hấp phụ chế tạo được theo phương pháp hấp phụ tĩnh.

- Mô tả quá trình hấp phụ tím tinh thể và metyl đỏ của VLHP theo mô hình hấp

phụ đẳng nhiệt Langmuir, xác định dung lượng hấp phụ cực đại.

- Nghiên cứu động học hấp phụ và nhiệt động lực học quá trình hấp phụ tím tinh

thể và metyl đỏ của VLHP.

Bố cục của luận văn này gồm:

- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan.

- Chương 2: Thực nghiệm.

- Chương 3: Kết quả và thảo luận.

- Kết luận

2

- Tài liệu tham khảo

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1. Sơ lược về thuốc nhuộm

1.1.1. Định nghĩa và phân loại thuốc nhuộm

Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần nhất định

của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt trong

những điều kiện quy định (tính gắn màu).

Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay, con

người hầu như chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật của các loại

thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân hủy. Màu sắc của thuốc

nhuộm có được là do cấu trúc hóa học. Một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm

bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu.

Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ electron π

không cố định như: > C = C <, > C = N -, - N = N -, - NO2, …

Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận electron như: -NH2, -COOH,

-SO3H, -OH,… đóng vai trò tăng cường của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển

năng lượng của hệ electron [12].

Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hoá học, màu sắc, phạm vi sử

dụng. Tùy thuộc cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng được phân loại thành các họ,

các loại khác nhau. Có hai cách phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất:

Phân loại theo cấu trúc hoá học: thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm antraquinon,

thuốc nhuộm inđizo, thuốc nhuộm phenazin, thuốc nhuộm triarylmetan, thuốc nhuộm

phtaloxiamin.

Phân loại theo đặc tính áp dụng: thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm lưu

hoá, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm bazơ cation, thuốc

nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính [12].

Ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến một số loại thuốc nhuộm nhằm làm sáng tỏ hơn

về loại thuốc nhuộm sử dụng trong phần thực nghiệm của đề tài.

Thuốc nhuộm azo: Nhóm mang màu là nhóm azo (-N = N-) phân tử thuốc

3

nhuộm có một nhóm azo (monoazo) hay nhiều nhóm azo (điazo, triazo, polyazo).

Thuốc nhuộm trực tiếp: Là loại thuốc nhuộm anion có dạng tổng quát

Ar─SO3Na. Khi hoà tan trong nước nó phân ly cho về dạng anion thuốc nhuộm và

bắt màu vào sợi. Trong tổng số thuốc nhuộm trực tiếp thì có 92% thuốc nhuộm azo.

Thuốc nhuộm bazơ cation: Các thuốc nhuộm bazơ dễ nhuộm tơ tằm, bông cầm

màu bằng tananh. Là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ chúng

dễ tan trong nước cho cation mang màu. Trong các màu thuốc nhuộm bazơ, các lớp

hoá học được phân bố: azo (43%), triazylmetan (11%), arycydin (7%), antraquinon

(5%) và các loại khác.

Thuốc nhuộm axit: Là muối của axit mạnh và bazơ mạnh chúng tan trong nước

phân ly thành ion:

→ +

Anion mang màu, thuốc nhuộm tạo liên kết ion với tâm tích điện dương của vật

liệu. Thuốc nhuộm axit có khả năng tự nhuộm màu tơ sợi protein (len, tơ tằm,

polyamit) trong môi trường axit. Xét về cấu tạo hoá học có 79% thuốc nhuộm axit

azo, 10% là antraquion, 5% là triarylmetan và 6% là lớp hoá học khác [12].

1.1.2. Tình trạng ô nhiễm do nước thải dệt nhuộm ở nước ta

Hiện nay, sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp ở các làng nghề đạt được

những thành tựu đáng kể nhưng do công nghệ lạc hậu, quy mô nhỏ lẻ nên chưa xử lý

được chất thải sau quá trình sản xuất dẫn đến ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng

ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng. Tại một số làng nghề như: Vạn Phúc, Dương Nội

(Hà Đông – Hà Nội), nhu cầu oxi hoá học (COD) trong các công đoạn tẩy, nhuộm đo

được từ 380 ÷ 890mg/L, cao hơn tiêu chuẩn cho phép từ 3 ÷ 8 lần, độ màu đo được là

750Pt - Co, cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Các vấn đề về sự ô nhiễm môi

trường dưới sự tác động của ngành công nghiệp dệt nhuộm đã gia tăng trong nhiều

năm qua. Các quá trình tẩy nhuộm có tỷ lệ mất mát chất tẩy nhuộm lên đến 50%.

Nguyên nhân của việc mất mát chất tẩy, nhuộm là do các chất này không bám dính

hết vào sợi vải, số phẩm nhuộm này sẽ đi theo đường nước thải ra ngoài. Vì vậy, việc

4

xử lý nước thải dệt nhuộm là vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu.

1.1.3. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may được trình bày

trong bảng 1.1 [11].

Bảng 1.1: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may

Giới hạn theo TCVN 2015 TT Thông số Đơn vị A B

Độ màu Pt - Co 1 50 150

Độ pH - 2 6 - 9 5,5 - 9

mg/L 3 30 50 BOD5 (ở 20oC )

COD mg/L 4 75 150

Trong đó:

- Cột A quy định giá trị giới hạn của các thông số ô nhiễm trong nước thải công

nghiệp khi xả vào nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.

- Cột B quy định giá trị giới hạn của các thông số ô nhiễm trong nước thải công

nghiệp khi xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.

Như vậy, nước thải công nghiệp nói chung và nước thải ngành dệt nhuộm nói

riêng, để đạt tiêu chuẩn cho phép thải ra môi trường sinh thái cần tuân thủ nghiêm

ngặt khâu xử lý các hóa chất gây ô nhiễm môi trường có mặt trong nước thải.

1.1.4. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm

Thuốc nhuộm tổng hợp có từ lâu và ngày càng được sử dụng nhiều trong các

ngành công nghiệp dệt may, giấy, cao su, mỹ phẩm.... do dễ sử dụng, giá thành rẻ,

màu sắc đa dạng so với màu tự nhiên. Tuy nhiên, hầu hết các thuốc nhuộm sử

dụng trong ngành công nghiệp dệt may đều có độ độc tính cho môi trường sống

trong nước. Mặt khác, các chất hoạt động bề mặt và các hợp chất liên quan, chẳng

hạn như bột giặt, các chất nhũ hóa, các chất phân tán được sử dụng trong hầu hết

các công đoạn của mỗi quy trình gia công và cũng có thể là một trong những

nguồn quan trọng tạo độc tính cho môi trường nước.

Ngành công nghiệp dệt nhuộm nước ta đang phát triển rất đa dạng với quy mô

5

khác nhau và đã thải ra ngoài môi trường một lượng lớn nước thải gây ô nhiễm cao.

Nước thải dệt nhuộm thường có độ màu rất cao. Việc sử dụng rộng rãi thuốc nhuộm

và các sản phẩm của chúng gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, ảnh hưởng đến

sức khỏe con người và hệ sinh thái thủy sinh. Cụ thể đối với con người gây ra các

bệnh về da, đường hô hấp, ung thư…, đối với hệ sinh thái thủy sinh có thể phá hủy

hoặc ức chế khả năng sinh sống của vi sinh vật [6].

1.1.5. Nguồn phát sinh nước thải trong công nghiệp dệt nhuộm

Trong nhiều thập kỷ qua, ngành công nghiệp dệt nhuộm luôn có vị trí quan trọng

trong nền kinh tế quốc dân. Với các doanh nghiệp nhà nước, doanh nghiệp tư nhân, dự

án liên doanh và các nhà máy có vốn đầu tư 100% nước ngoài cùng rất nhiều tổ hợp tư

nhân nhỏ, vừa và lớn đang hoạt động trong lĩnh vực sợi, dệt, nhuộm nhằm phấn đấu đạt

chỉ tiêu hơn hai tỷ mét vải vào năm 2020 cho thấy quy mô và định hướng phát triển lớn

mạnh của ngành công nghiệp này. Tuy nhiên, trong số các nhà máy chỉ có nhà máy lớn

có xây dựng hệ thống xử lý nước thải còn lại hầu như chưa có hệ thống xử lý vẫn còn xả

trực tiếp ra môi trường. Loại nước thải dệt nhuộm có độ kiềm hoặc độ axit cao, màu

đậm, có nhiều chất hữu cơ, vô cơ gây độc cho quần thể sinh vật và ảnh hưởng sức khoẻ

cộng đồng.

Ở các ngành công nghiệp dệt may, nước thải thường có độ pH trung bình từ 9-11,

chỉ số nhu cầu oxi sinh hoá (BOD), nhu cầu oxi hoá học (COD) có thể lên đến 700mg/L

và 2.500mg/L, hàm lượng chất rắn lơ lửng... cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép. Hàm

lượng nước thải của các ngành này có chứa xianua (CN-) vượt đến 84 lần, H2S vượt 4,2

lần, hàm lượng NH3 vượt 84 lần tiêu chuẩn cho phép nên đã gây ô nhiễm nặng nề các

nguồn nước bề mặt trong vùng dân cư. Do đó vấn đề ô nhiễm chủ yếu trong ngành dệt

nhuộm là ô nhiễm nguồn nước.

Nguồn nước thải phát sinh trong công nghiệp dệt nhuộm từ các công đoạn hồ

sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất. Trong đó, lượng nước thải chủ yếu do quá

6

trình giặt sau mỗi công đoạn.

Bảng 1.2: Các nguồn chủ yếu phát sinh nước thải công nghiệp dệt nhuộm [10]

Sản xuất vải sợi bông Sản xuất vải sợi pha (tổng hợp/bông, visco) Sản xuất vải, sợi len và pha (tổng hợp/len)

Giũ hồ Giũ hồ Giặt

Giặt Giặt Cacbon hóa (với len 100%)

Làm bóng Làm bóng Định hình ướt

Nấu – tẩy trắng Nấu – tẩy trắng Tẩy trắng (nếu yêu cầu)

Nhuộm Nhuộm Nhuộm

In hoa In hoa In hoa

1.2. Giới thiệu chung về tím tinh thể, metyl đỏ

1.2.1. Tím tinh thể

Tím tinh thể hay tím gentian là thuốc nhuộm triarylmethan. Loại thuốc nhuộm

này được dùng để nhuộm mô và dùng trong phương pháp Gram để phân loại vi

khuẩn. Tím tinh thể có tính kháng khuẩn, kháng nấm và anthelmintic, từng được coi

là chất sát trùng hàng đầu. Tác dụng y học của chất này đã được thay thế bởi các loại

thuốc mới, mặc dù nó vẫn nằm trong danh sách của Tổ chức Y tế thế giới.

Công thức phân tử : C25N3H30Cl.

Công thức cấu tạo:

Khối lượng phân tử: 407,979 g/mol; Nhiệt độ nóng chảy: 205 °C.

Khi hòa tan trong nước, tím tinh thể có màu tím-lam. Màu của thuốc nhuộm phụ

thuộc vào độ axit của dung dịch. Ở pH = 1,0 thuốc nhuộm có màu xanh lá cây trong

7

khi với dung dịch siêu axit, thuốc nhuộm có màu vàng.

Màu sắc khác nhau của thuốc nhuộm là do phân tử thuốc nhuộm thay đổi trạng

thái khác nhau. Ở dạng màu vàng, cả ba nguyên tử nitơ có điện tích dương trong đó 2

nguyên tử nhận proton, trong khi ở dạng có màu xanh lá cây, thuốc nhuộm có 2

nguyên tử nitơ thay đổi điện tích. Ở pH trung tính, cả hai proton nhận thêm chuyển

vào dung dịch, chỉ còn lại một trong các nguyên tử nitơ mang điện tích dương. pKa

khi mất 2 proton vào khoảng 1,15 và 1,8 [33].

1.2.2. Metyl đỏ

Metyl đỏ là chất bột màu đỏ, ít tan trong nước, độ tan xấp xỉ 0,1 g/L, tan nhiều

trong cồn. Metyl đỏ thuộc loại thuốc nhuộm axit do có một nhóm –COOH và chứa một

liên kết –N=N– trong phân tử.

Công thức phân tử : C15H15N3O2

Công thức cấu tạo:

Khối lượng phân tử: 327,34 g/mol.

Trong công nghiệp metyl đỏ thường được sử dụng để nhuộm các loại sợi động

vật, các loại sợi có chứa nhóm bazơ như len, tơ tằm, sợi tổng hợp polyamit trong môi

trường axit, cơ chế nhuộm màu như sau:

Metyl đỏ có tính độc, nếu nhiễm độc metyl đỏ có thể gây ra các bệnh về da, mắt,

đường hô hấp, đường tiêu hoá [7].

1.3. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ

1.3.1. Các khái niệm

1.3.1.1. Sự hấp phụ

Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí - rắn, lỏng-rắn,

khí-lỏng, lỏng-lỏng). Chất hấp phụ là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút

các phần tử của pha khác nằm tiếp xúc với nó. Chất bị hấp phụ là chất bị hút ra khỏi

8

pha thể tích đến tập trung trên bề mặt chất hấp phụ.

Tuỳ theo bản chất của lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, người

ta phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học. Hấp phụ vật lý gây ra bởi lực Vander

Waals giữa phần tử chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ, liên kết này yếu, dễ bị

phá vỡ. Hấp phụ hoá học gây ra bởi lực liên kết hoá học giữa bề mặt chất hấp phụ và

phần tử chất bị hấp phụ, liên kết này bền, khó bị phá vỡ.

Trong thực tế, sự phân biệt giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học chỉ là tương đối

vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Một số trường hợp tồn tại cả quá trình hấp phụ vật lý

và hấp phụ hoá học. Ở vùng nhiệt độ thấp xảy ra quá trình hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ

khả năng hấp phụ vật lý giảm và khả năng hấp phụ hoá học tăng lên [8].

1.3.1.2. Giải hấp phụ

Giải hấp phụ là quá trình chất bị hấp phụ ra khỏi lớp bề mặt chất hấp phụ. Giải

hấp phụ dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi đối với quá trình hấp phụ.

Đối với hấp phụ vật lý để làm giảm khả năng hấp phụ có thể tác động thông qua

các yếu tố sau:

- Giảm nồng độ chất bị hấp phụ ở dung dịch để thay đổi thế cân bằng hấp phụ.

- Tăng nhiệt độ.

- Thay đổi bản chất tương tác của hệ thống thông qua thay đổi pH môi trường.

- Sử dụng tác nhân hấp phụ mạnh hơn để đẩy các chất đã hấp phụ trên bề mặt

chất rắn.

- Sử dụng tác nhân là vi sinh vật.

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 [3].

1.3.1.3. 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:

(1.1)

9

Trong đó:

q: dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g).

V: thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (L).

m: khối lượng chất hấp phụ (g).

Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L).

Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L).

1.3.1.4. Hiệu suất hấp phụ

Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ dung

dịch ban đầu [8].

(1.2)

Trong đó: - H: Hiệu suất hấp phụ

- Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L)

- Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L)

1.3.2. Các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ

Có thể mô tả quá trình hấp phụ dựa vào đường đẳng nhiệt hấp phụ. Đường đẳng

nhiệt hấp phụ biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tại một thời điểm vào

nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trong dung dịch tại thời điểm đó ở một nhiệt độ

xác định. Đường đẳng nhiệt hấp phụ được thiết lập bằng cách cho một lượng xác định

chất hấp phụ vào một lượng cho trước dung dịch có nồng độ đã biết của chất bị hấp phụ.

Với chất hấp phụ là chất rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng thì đường đẳng nhiệt

hấp phụ được mô tả qua các phương trình đẳng nhiệt: phương trình đẳng nhiệt hấp

phụ Henry, phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich và phương trình đẳng nhiệt

hấp phụ Langmuir,.... [8].

Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Henry [8]

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Henry: là phương trình đẳng nhiệt đơn giản

mô tả sự tương quan tuyến tính giữa lượng chất bị hấp phụ trên bề mặt pha rắn và

nồng độ (áp suất) của chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng:

a = K. P (1.3)

Trong đó:

10

K: hằng số hấp phụ Henry.

a: lượng chất bị hấp phụ (mol/g).

P: áp suất (mmHg).

Từ số liệu thực nghiệm cho thấy vùng tuyến tính này nhỏ. Trong vùng đó, sự

tương tác giữa các phân tử chất bị hấp phụ trên bề mặt chất rắn là không đáng kể.

Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich [8]

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich là phương trình thực nghiệm mô tả

sự hấp phụ xảy ra trong phạm vi một lớp.

Phương trình này được biểu diễn bằng một hàm số mũ:

(1.4)

Hoặc dạng phương trình đường thẳng:

(1.5)

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

bị hấp phụ.

Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir [8]

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dạng:

(1.6)

Trong đó:

q: dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g).

qmax: dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g).

b: hằng số Langmuir.

Khi tích số b.Ccb << 1 thì q = qmax.b.Ccb: mô tả vùng hấp phụ tuyến tính.

Khi tích số b.Ccb >> 1 thì q = qmax : mô tả vùng hấp phụ bão hoà.

11

Phương trình Langmuir có thể biểu diễn dưới dạng phương trình đường thẳng:

(1.7)

Phương trình Langmuir được đặc trưng bằng tham số RL

RL = 1/(1+b.C0) (1.8)

0< RL<1 thì sự hấp phụ là thuận lợi, RL>1 thì sự hấp phụ là không thuận lợi, và

RL=1 thì sự hấp phụ là tuyến tính.

1.3.3. Động học hấp phụ

Đối với hệ hấp phụ lỏng – rắn, động học hấp phụ xảy ra theo một loạt các giai

đoạn kế tiếp nhau [2]:

- Chất bị hấp phụ chuyển động tới bề mặt chất hấp phụ. Đây là giai đoạn khuếch

tán trong dung dịch.

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

các hệ mao quản – giai đoạn khuếch tán màng.

- Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ - giai

đoạn khuếch tán trong mao quản.

- Các phân tử chất bị hấp phụ chiếm chỗ các trung tâm hấp phụ - giai đoạn hấp

phụ thực sự.

Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn nào có tốc độ chậm nhất sẽ quyết định

hay khống chế chủ yếu toàn bộ quá trình động học hấp phụ. Với hệ hấp phụ trong

môi trường nước, quá trình khuếch tán thường chậm và đóng vai trò quyết định [3].

 Một số mô hình động học hấp phụ:

Mô hình giả động học hấp phụ bậc 1

Tốc độ của quá trình hấp phụ phụ thuộc bậc nhất vào dung lượng chất hấp phụ

theo phương trình [17], [21]:

(1.9)

Trong đó:

k1: hằng số tốc độ phản ứng theo mô hình động học bậc 1 (thời gian-1).

qe, qt: dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng và thời điểm t (mg/g).

Thực hiện phép phân li biến số và lấy tích phân hai vế phương trình (1.9) ta

12

được:

(1.10)

Từ biểu thức (1.10) biến đổi ta được:

(1.11)

Phương trình (1.11) có thể chuyển về dạng tuyến tính bậc nhất:

(1.12)

Từ (1.12) ta xác định được qe và hằng số k1:

Hình 1.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lg(qe – qt) vào t

Phương trình (1.11) được gọi là phương trình giả động học bậc 1 [22].

Mô hình giả động học hấp phụ bậc 2

Theo mô hình này tốc độ của quá trình hấp phụ phụ thuộc bậc hai vào dung

lượng của chất hấp phụ theo phương trình [17], [21], [22], [14], [20], [19]:

(1.13)

Trong đó:

k2: hằng số tốc độ phản ứng theo mô hình giả động học bậc 2 (g/mg.thời gian).

qe, qt: dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng và thời điểm t (mg/g).

Thực hiện phép phân li biến số và lấy tích phân hai vế biểu thức (1.13) và biến

đổi ta được:

13

(1.14)

Hay:

(1.15)

Biến đổi biểu thức (1.15), đưa về dạng phương trình tuyến tính ta được:

(1.16)

Vẽ đồ thị sự phụ thuộc của t/qt vào t, ta xác định được qe và k2.

1.3.4. Hấp phụ trong môi trường nước

Hấp phụ trong môi trường nước là hấp phụ hỗn hợp, vì trong hệ có ít nhất ba

thành phần gây tương tác là: nước - chất hấp phụ - chất bị hấp phụ. Do sự có mặt của

nước nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh và có chọn lọc giữa chất bị

hấp phụ và nước tạo ra các cặp hấp phụ là: chất bị hấp phụ - chất hấp phụ; nước - chất

hấp phụ, cặp nào có tương tác mạnh hơn thì hấp phụ xảy ra với cặp đó.

Tính chọn lọc của các cặp hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất bị

hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc kị nước của chất hấp phụ, mức độ kị nước của

chất bị hấp phụ trong nước. Vì vậy, khả năng hấp phụ của chất hấp phụ đối với chất

bị hấp phụ trước tiên phụ thuộc vào tính tương đồng về độ phân cực giữa chúng: chất

bị hấp phụ không phân cực được hấp phụ tốt trên chất hấp phụ không phân cực và

ngược lại. Đối với các chất có độ phân cực cao, ví dụ các ion kim loại hay một số

dạng phức oxy anion như SO , PO , CrO … thì quá trình hấp phụ xảy ra do

tương tác tĩnh điện thông qua lớp điện kép. Các ion hoặc các phân tử có độ phân cực

cao trong nước bị bao bọc bởi một lớp vỏ là các phân tử nước, do đó bán kính (độ

lớn) của các ion, các phân tử chất bị hấp phụ có ảnh hưởng nhiều đến khả năng hấp

phụ của hệ do tương tác tĩnh điện. Với các ion cùng hóa trị, ion nào có bán kính lớn

hơn sẽ được hấp phụ tốt hơn do độ phân cực cao hơn và lớp vỏ hydrat nhỏ hơn.

Hấp phụ trong môi trường nước còn bị ảnh hưởng nhiều bởi pH của dung dịch.

Sự biến đổi pH dẫn đến sự biến đổi bản chất của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ. Các

chất bị hấp phụ và các chất hấp phụ có tính axit yếu, bazơ yếu hoặc lưỡng tính sẽ bị

phân li, tích điện âm, dương hoặc trung hoà tùy thuộc giá trị pH. Tại giá trị pH bằng

14

điểm đẳng điện thì điện tích bề mặt chất hấp phụ bằng không, trên giá trị đó bề mặt

chất hấp phụ tích điện âm và dưới giá trị đó bề mặt hấp phụ tích điện dương. Đối với

các chất trao đổi ion diễn biến của hệ cũng phức tạp do sự phân li của các nhóm chức

và các cấu tử trao đổi cũng phụ thuộc vào pH của môi trường, đồng thời trong hệ cũng

xảy ra cả quá trình hấp phụ và tạo phức chất [3].

Ngoài ra, độ xốp, sự phân bố lỗ xốp, diện tích bề mặt, kích thước mao quản,…

cũng ảnh hưởng tới sự hấp phụ [3].

1.4. Phương pháp phân tích xác định hàm lượng chất hữu cơ mang màu

Có nhiều phương pháp khác nhau để định lượng một chất, từ các phương pháp

đơn giản không cần máy móc như: phương pháp dãy chuẩn nhìn màu, phương pháp

chuẩn độ so sánh màu, phương pháp cân bằng màu bằng mắt… Các phương pháp này

đơn giản, không cần máy móc đo phổ nhưng chỉ xác định được nồng độ gần đúng của

chất cần định lượng, nó thích hợp cho việc kiểm tra ngưỡng cho phép của các chất

nào đó xem có đạt hay không. Các phương pháp phải sử dụng máy quang phổ như:

phương pháp đường chuẩn, phương pháp dãy tiêu chuẩn, phương pháp chuẩn độ

trắc quang, phương pháp cân bằng, phương pháp thêm, phương pháp vi sai,…

Tùy theo từng điều kiện và đối tượng phân tích cụ thể mà ta chọn phương pháp thích

hợp. Trong đề tài này chúng tôi sử dụng phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-Vis cụ

thể là phương pháp đường chuẩn để định lượng các chất hữu cơ mang màu [4].

1.5. Giới thiệu về cây sen

Cây sen có tên khoa học là Nelumbo nucefera Geartn [1], có nguồn gốc từ Ấn

Độ, thuộc họ sen, là một trong những loại thực vật hạt trần phát triển rất sớm trên

Trái Đất và được trồng phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới. Sen là loại cây cảnh đẹp,

được nhiều người ưa thích. Cây thường được trồng làm cây cảnh ngoại thất, trồng

trong ao hồ nhân tạo hay tự nhiên.

Các bộ phận của cây sen như cánh hoa, nhị hoa, hạt sen, củ sen được sử dụng

làm thực phẩm hay để tô điểm các món ăn thêm phần hấp dẫn. Tâm sen nằm trong

các hạt sen được lấy ra từ bát sen cũng được sử dụng trong y học truyền thống châu Á

như là một loại thuốc có tác dụng an thần và thanh nhiệt [1].

Lá sen có đặc điểm không thấm nước. Hiện tượng này được ứng dụng trong

15

khoa học vật liệu, gọi là hiệu ứng lá sen, để chế tạo các bề mặt tự làm sạch.

Hiện nay Trung Quốc là nước trồng cây sen đứng hàng đầu trên thế giới với

diện tích khoảng 140000 ha. Năng suất của sen khoảng 22,5 tấn/ha/năm. Sản lượng

củ sen khoảng 3 triệu tấn/năm. Đứng thứ hai trên thế giới là Nhật Bản với diện tích

khoảng 5000 ha. Sản lượng củ sen đạt khoảng 72000 tấn/năm. Đài Loan có diện tích

trồng sen không đáng kể, sản lượng của sen hằng năm chỉ khoảng 600-700 tấn. Hàn

Quốc có diện tích trồng sen chỉ khoảng 300 ha nhưng năng suất củ đạt khoảng 31,83

tấn/ha/năm. Ở Việt Nam, cây sen được trồng trong ao hồ khắp cả nước, đặc biêt tại

các vùng Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên (Đồng Bằng Sông Cửu Long), An

Giang, Hưng Yên, Bắc Ninh, Hà Nam [1]....

Việt Nam là nước có sản lượng sen lớn, hàng năm cung cấp từ vài trăm đến

1000 tấn hạt sen cho thị trường trong nước và xuất khẩu. Tuy nhiên sau khi thu hoạch

hạt thì các bộ phận của cây sen hầu hết bị thải bỏ, ít được sử dụng. Như vậy, hàng

năm sau mỗi vụ thu hoạch sẽ có một số lượng rất lớn các bộ phận của cây sen bị loại

bỏ không qua xử lý, đó không chỉ là một sự lãng phí tài nguyên, mà còn gây ra vấn đề

vệ sinh môi trường trong quá trình phân hủy. Thành phần hóa học của lá sen bao gồm

các loại alkaloid 0,77-0,84% là: nuciferin, N-nornuciferin, N-norarmepavin và

isoquercitrin …[1], [9] có chứa các nhóm -OH, -NH có khả năng hấp phụ các phẩm

nhuộm trong môi trường nước, thêm đặc tính nhẹ, xốp và chứa 40% là xenlulozo, cho

nên một số bộ phận của cây sen có khả năng biến tính trở thành vật liệu hấp phụ tốt.

1.6. Một số hướng nghiên cứu khả năng hấp phụ tím tinh thể và metyl đỏ

Những năm gần đây, các nhà khoa học trong và ngoài nước có xu hướng nghiên

cứu nhằm tìm ra những vật liệu hấp phụ có chi phí thấp, tận dụng được những phụ

phẩm nông nghiệp, công nghiệp hoặc chất thải để loại bỏ một số hợp chất hữu cơ

trong nước như: tím tinh thể, metyl đỏ, xanh metylen, metyl da cam, alizarin vàng G,

đỏ công gô…Các vật liệu này có ưu điểm là giá thành rẻ, hiệu quả cao và còn giảm

thiểu được bùn hóa học, bùn sinh học.

H. Mas Haris và các cộng sự [31] đã nghiên cứu cơ chế hấp phụ metyl đỏ từ xơ

chuối và thấy rằng điều kiện hấp phụ tốt nhất đối với nồng độ metyl đỏ ban đầu là

16

500 mg/L, pH = 3, khối lượng vật liệu hấp phụ là 0,2g, nhiệt độ thích hợp là 25 đến

270C và thời gian đạt cân bằng là 150 phút. Dung lượng hấp phụ cực đại tính theo mô

hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đối với metyl đỏ là 88,50 mg/g.

Tác giả Equbal Ahmad Khan và cộng sự [30] đã sử dụng vỏ táo (Annona

squamosal) tiến hành than hóa bằng K2CO3 và H3PO4 chế tạo than hoạt tính để

nghiên cứu loại bỏ metyl đỏ từ dung dịch nước, cho thấy quá trình hấp phụ tuân theo

mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ đối với vật liệu đã

than hóa bằng K2CO3 và H3PO4 lần lượt là 226,9 mg/g và 435,25 mg/g.

Tác giả Karla Aparecida Guimarães Gusmão và các cộng sự [28] đã chế tạo

thành công vật liệu hấp phụ từ bã mía để loại bỏ metylen xanh (MB) và tím tinh thể

(GV) bằng cách biến tính bởi anhiđrit sucxinic, cho thấy khả năng hấp phụ tối đa cho

metylen xanh và tím tinh thể lần lượt là 478,5 mg/g và 1273,2 mg/g trong cùng điều

kiện tối ưu về pH = 8,0. Sự hấp phụ MB và GV của vật liệu hấp phụ tuân theo

phương trình động học hấp phụ bậc 2 biểu kiến của Lagergren.

Tác giả Karla Aparecida Guimarães Gusmão và các cộng sự [16] đã nghiên cứu

sự hấp phụ thuốc nhuộm cation (metylen xanh và tím tinh thể) bằng vật liệu bã mía

được biến tính bởi EDTA đianhiđrit (EDTAD) trong môi trường nước. Các kết quả

nghiên cứu cho thấy khả năng hấp phụ tối đa cho metylen xanh và tím tinh thể lần

lượt là 202,43 mg/g và 327,83 mg/g trong cùng điều kiện tối ưu về pH = 8,0. Sự hấp

phụ thuốc nhuộm cation của vật liệu hấp phụ tuân theo phương trình động học bậc 2

biểu kiến của Lagergren và mô hình đẳng nhiệt Langmuir.

Tác giả Bruno Christiano Silva Ferreira và các cộng sự [26] đã tận dụng bã mía

để chế tạo vật liệu hấp phụ bằng cách biến tính bởi axit Meldrum và sử dụng một hệ

thống không dung môi. VLHP rất hiệu quả trong việc loại bỏ tím tinh thể ra khỏi

nước trong điều kiện tối ưu về pH = 7,0, thời gian đạt cân bằng là 12 giờ với dung

lượng hấp phụ cực đại là 692,1 mg/g ở 45oC theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir.

Tác giả M. Rajeswari Kulkarni và cộng sự [18] đã nghiên cứu sử dụng bột rễ

của cây lục bình làm vật liệu hấp phụ loại bỏ tím tỉnh thể khỏi dung dịch nước. Các

kết quả cho thấy vật liệu hấp phụ từ rễ lục bình có khả năng hấp phụ tối đa

17

322,58mg/g tím tinh thể theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir với các điều kiện tối ưu:

pH = 7,8; thời gian đạt cân bằng là 120 phút. Quá trình hấp phụ tím tinh thể của bột

rễ lục bình tuân theo phương trình động học hấp phụ bậc 2 biểu kiến của Lagergren.

Tác giả Nguyễn Thị Thanh Tú [13] đã tiến hành chế tạo vật liệu hấp phụ từ bã

mía thông qua xử lí bằng HCHO và H2SO4 để hấp phụ metyl đỏ từ dung dịch nước.

Quá trình hấp phụ metyl đỏ của hai VLHP được mô tả khá tốt mô hình hấp phụ đẳng

nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại là 46,75 mg/g đối với VLHP xử lí

bằng HCHO và 63,00 mg/g đối với VLHP xử lí bằng H2SO4 với pH = 7.

Tác giả Nguyễn Vân Hương [5] đã nghiên cứu biến tính bề mặt than hoạt tính

Trà Bắc bằng HNO3, H2O2 và khảo sát khả năng hấp phụ một số phẩm màu (metyl

đỏ, metyl da cam, alizarin vàng G) trong nước thải dệt nhuộm. Kết quả nghiên cứu

cho thấy than hoạt tính Trà Bắc sau khi biến tính bằng tác nhân oxi hóa (HNO3 và

H2O2) cho hiệu suất loại bỏ phẩm nhuộm cao hơn so với than hoạt tính ban đầu.

Ngoài ra, khả năng hấp phụ cả ba loại phẩm nhuộm của than hoạt tính đã xử lí bằng

HNO3 (metyl đỏ: 9,80 mg/g; metyl da cam: 9,34 mg/g; alizarin vàng G: 7,25 mg/g)

cao hơn than hoạt tính xử lí bằng H2O2 (metyl đỏ: 7,94 mg/g; metyl da cam: 7,75

mg/g; alizarin vàng G: 6,10 mg/g).

Một số tác giả cũng tiến hành nghiên cứu khả năng hấp phụ tím tinh thể trên các

loại vật liệu hấp phụ khác nhau như: rơm lúa mì [27], gỗ mùn cưa [25], vỏ hạt hướng

dương [29], than hoạt tính từ vỏ trấu [32], bentonit [24]… kết quả thu được cho thấy khả

năng hấp phụ của các vật liệu hấp phụ đối với tím tinh thể cho dung lượng hấp phụ cực

18

đại khá cao.

Chương 2

THỰC NGHIỆM

2.1. Thiết bị và hóa chất

2.1.1. Thiết bị

- Cân điện tử 4 số Precisa XT 120A - Switland (Thụy Sỹ)

- Tủ sấy Jeitech (Hàn Quốc)

- Máy đo pH Precisa 900 (Thụy Sỹ)

- Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-vis 1700 (Shimadzu - Nhật Bản)

- Máy lắc IKA-KS-260 basic (Anh)

- Máy khuấy từ

- Bình định mức, bình tam giác, cốc thuỷ tinh, pipet các loại.

- Giấy lọc, giấy chỉ thị pH.

- Một số dụng cụ khác.

2.1.2. Hóa chất

1 - Anđehit fomic (HCHO).

2 - Tím tinh thể.

3 - Metyl đỏ.

4 - Dung dịch HCl 0,1M : Hút chính xác 0,86 mL dung dịch HCl đặc 36% có

d = 1,18g/cm3 đem định mức tới 100mL.

5 - Dung dịch NaOH 0,1M: Cân 0,4g NaOH, hoà tan bằng nước cất sau đó định

mức tới 100mL.

6 - Dung dịch NaCl 0,1M: Cân 2,93g NaCl, hòa tan bằng nước cất sau đó định

mức tới 500mL.

7 - Cồn tuyệt đối (C2H5OH).

Các hóa chất sử dụng để nghiên cứu đều có độ tinh khiết PA.

2.2. Chế tạo VLHP từ cây sen

2.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu được sử dụng trong luận văn là cây sen (đài, lá và thân), cây sen được

thu thập tại đầm sen thuộc xã Yên Bắc, huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam. Cây sen sau khi

19

thu hoạch được rửa sạch bằng nước máy và nước cất nhiều lần để loại bỏ bụi bẩn,

đem phơi khô. Sau đó được rửa lại bằng nước cất và sấy khô ở 60oC. Cây sen khô

được nghiền nhỏ bằng máy nghiền sau đó rây thu được nguyên liệu (NL).

2.2.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ

Nhằm nâng cao khả năng hấp phụ của cây sen, NL là cây sen được hoạt hóa

bằng anđehit fomic.

Cách tiến hành như sau:

Cân một lượng xác định NL khô đã nghiền nhỏ rồi trộn với dung dịch anđehit

fomic 1% theo tỉ lệ khối lượng NL (g) : thể tích anđehit fomic 1% (mL) = 1 : 5, sau

đó đem sấy ở 50oC trong 4 giờ. Lọc thu lấy phần rắn, rửa sạch bằng nước cất một lần

để loại bỏ lượng anđehit fomic dư và sấy ở 80oC cho đến khô thu được vật liệu hấp

phụ (VLHP) [23].

2.3. Khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch tím tinh thể, metyl đỏ

2.3.1. Khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch tím tinh thể

Cân chính xác 0,025g tím tinh thể trên cân điện tử 4 số Precisa XT 120A -

Switland (Thụy Sỹ). Pha lượng tím tinh thể trên bằng cồn tuyệt đối sau đó bình định

mức 500mL ta được dung dịch gốc có nồng độ 50 mg/L. Từ dung dịch gốc trên pha

thành dung dịch có nồng độ 5mg/L, điều chỉnh môi trường của dung dịch đến pH = 8.

Sau đó đo độ hấp thụ quang A trong vùng bước sóng khả kiến từ 410 đến 700 nm với

sự hỗ trợ của hệ thống máy đo quang và phần mềm.

2.3.2. Khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch metyl đỏ

- Cân chính xác 0,025g metyl đỏ trên cân điện tử 4 số Precisa XT 120A -

Switland (Thụy Sỹ).

- Hòa tan lượng metyl đỏ trên bằng cồn 60o, định mức đến thể tích 500mL ta

được dung dịch gốc có nồng độ 50 mg/L. Sau đó pha loãng để được dung dịch metyl

đỏ có nồng độ 10 mg/L.

- Dùng dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1M để điều chỉnh môi trường của dung

dịch đến pH = 7.

- Đo độ hấp thụ quang trong vùng bước sóng từ 330 đến 700 nm với sự hỗ trợ

20

của hệ thống máy đo quang và phần mềm.

2.4. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của tím tinh thể và metyl đỏ

2.4.1. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của tím tinh thể

Tiến hành lập đường chuẩn theo các bước sau:

- Từ dung dịch tím tinh thể nồng độ 50 mg/L ở trên pha thành các dung dịch có

nồng độ 10mg/L; 8mg/L; 6mg/L; 5mg/L; 4mg/L; 2mg/L.

- Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch trên ở bước sóng λ= 589,5nm theo thứ

tự: mẫu trắng, dung dịch có nồng độ từ thấp đến cao. Với sự hỗ trợ của hệ thống máy

đo quang và phần mềm ta lập được đường chuẩn của tím tinh thể.

2.4.2. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của metyl đỏ

Tiến hành tương tự như trên với metyl đỏ từ dung dịch gốc có nồng độ 50mg/L

pha thành các dung dịch có nồng độ 50mg/L; 40mg/L; 30mg/L; 25mg/L; 20mg/L;

15mg/L; 10mg/L; 5mg/L. Dùng dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1M để điều chỉnh

môi trường của các dung dịch đến pH = 7. Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch

trên ở bước sóng λ=430nm theo thứ tự: mẫu trắng, dung dịch có nồng độ từ thấp đến

cao.Với sự hỗ trợ của hệ thống máy đo quang và phần mềm ta lập được đường chuẩn

của metyl đỏ.

2.5. Một số đặc trưng của VLHP

2.5.1. Diện tích bề mặt riêng (BET)

Diện tích bề mặt riêng của vật liệu được xác định theo phương pháp BET trên

máy TriStar 3000-Micromeritics (USA) tại khoa Hóa học - Đại học Sư Phạm Hà Nội.

2.5.2. Phổ hồng ngoại (IR)

Để nhận biết các nhóm chức của vật liệu, chúng tôi tiến hành chụp phổ hồng

ngoại của nguyên liệu và VLHP trên máy đo phổ hồng ngoại FT-IR Perkin Elmer tại

Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

2.5.3. So sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP

Tiến hành so sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP như sau:

Cân chính xác 0,05g các mẫu nguyên liệu và VLHP vào bình tam giác dung tích

100mL. Cho vào mỗi bình tam giác đó riêng biệt 25mL dung dịch tím tinh thể, metyl

đỏ có nồng độ lần lượt là 205,88 mg/L; 195,13 mg/L. Tiến hành lắc trên máy lắc

21

trong khoảng thời gian 150 phút ở nhiệt độ phòng (~25oC) với tốc độ lắc 200

vòng/phút. Sau đó, xác định nồng độ còn lại của tím tinh thể, metyl đỏ trong dung

dịch sau hấp phụ với các điều kiện đã thiết lập như xây dựng đường chuẩn.

2.5.4. Xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo được

Chuẩn bị các dung dịch NaCl 0,1M có pH tăng dần từ 3,30 đến 10,40 được điều

chỉnh bằng các dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1M. Lấy 09 bình tam giác cho vào

mỗi bình 0,05g VLHP. Sau đó cho lần lượt vào các bình tam giác 50mL dung dịch

NaCl 0,1M có pH tăng dần đã chuẩn bị sẵn. Để trong vòng 24 giờ, rồi sau đó đem lọc

lấy dung dịch và xác định lại pH (pHf) của các dung dịch trên. Sự chênh lệch giữa pH

ban đầu (pHi) và pH cân bằng (pHf) là ΔpH = pHi - pHf, vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ

thuộc của ΔpH vào pHi, điểm giao nhau của đường cong với tọa độ mà tại đó giá trị

ΔpH = 0 cho ta điểm đẳng điện cần xác định.

2.6. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ tím tinh thể, metyl

đỏ của VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh

2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH

2.6.1.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ tím tinh thể của VLHP

Lấy các bình tam giác dung tích 100 mL có đánh số thứ tự, mỗi bình chứa

0,05g VLHP và 25mL dung dịch tím tinh thể có nồng độ 185,88 mg/L. Dùng dung

dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1M để điều chỉnh pH của các dung dịch đến các giá trị

tương ứng là 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11 và 12. Tiến hành lắc các mẫu trên với tốc

độ 200 vòng/phút ở nhiệt độ phòng (~25oC) với thời gian 150 phút, sau đó xác định

nồng độ tím tinh thể sau hấp phụ trong dung dịch với các điều kiện tối ưu như xây

dựng đường chuẩn.

2.6.1.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ metyl đỏ của VLHP

Lấy các bình tam giác dung tích 100 mL có đánh số thứ tự, mỗi bình chứa 0,05g

VLHP và 25mL dung dịch metyl đỏ có nồng độ 226,29 mg/L. Dùng dung dịch NaOH

0,1M và HCl 0,1M để điều chỉnh pH của các dung dịch đến các giá trị tương ứng là

2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9 và 10. Tiến hành lắc các mẫu trên với tốc độ 200 vòng/phút ở

nhiệt độ phòng (~25oC) với thời gian 150 phút, sau đó xác định nồng độ metyl đỏ sau

22

hấp phụ trong dung dịch với các điều kiện tối ưu như xây dựng đường chuẩn.

2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP

2.6.2.1. Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến khả năng hấp phụ tím tinh thể

của VLHP

Để khảo sát sự ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến khả năng hấp phụ tím tinh

thể chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:

Cho vào từng bình tam giác VLHP có lần lượt các khối lượng là: 0,02g; 0,03g;

0,04g; 0,05g; 0,06g; 0,1g; 0,15g. Thêm 25mL dung dịch tím tinh thể có nồng độ

185,38 mg/L cho vào các bình tam giác trên. Dùng dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1

M để điều chỉnh các dung dịch trên đến pH~10. Lắc các dung dịch trên máy lắc với tốc

độ 200 vòng/phút trong 150 phút ở nhiệt độ phòng. Lọc bỏ phần rắn, xác định nồng độ

trước và sau khi hấp phụ của dung dịch tím tinh thể, trong dung dịch tương ứng với

điều kiện đã thiết lập như xây dựng đường chuẩn.

2.6.2.2. Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến khả năng hấp phụ metyl đỏ của

VLHP

Để khảo sát sự ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến khả năng hấp phụ metyl

đỏ chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:

Chuẩn bị các bình tam giác thể tích 100mL. Cho vào các bình tam giác VLHP

lần lượt có các khối lượng là: 0,01g; 0,02g; 0,03g; 0,04g; 0,05g; 0,06g; 0,07g; 0,09g.

Thêm 25mL dung dịch metyl đỏ có nồng độ 199,0 mg/L cho vào các bình tam giác.

Dùng dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1 M để điều chỉnh các dung dịch trên đến pH~7.

Lắc các dung dịch trên máy lắc với tốc độ 200 vòng/phút trong 90 phút ở nhiệt độ phòng.

Lọc bỏ phần rắn, xác định nồng độ trước và sau khi hấp phụ của dung dịch metyl đỏ

trong dung dịch tương ứng với điều kiện đã thiết lập như xây dựng đường chuẩn.

2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian

2.6.3.1. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ tím tinh thể của

VLHP

Để khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ tím tinh thể

của VLHP, chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:

Cho vào mỗi bình tam giác 0,05g VLHP. Cho 25mL dung dịch tím tinh thể có

23

nồng độ 184,45 mg/L cho vào các bình trên. Dùng dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1

M để điều chỉnh các dung dịch trên đến pH ~ 10. Lắc các dung dịch trên máy lắc với

tốc độ 200 vòng/phút theo thời gian lần lượt là: 5, 15, 30, 60, 90, 120, 150, 180 phút.

Lọc bỏ phần rắn, xác định nồng độ trước và sau khi hấp phụ của dung dịch tím tinh

thể trong dung dịch tương ứng với điều kiện đã thiết lập như xây dựng đường chuẩn.

2.6.3.2. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ metyl đỏ của VLHP

Để khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ metyl đỏ

của VLHP, chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:

Chuẩn bị các bình tam giác thể tích 100mL. Cho vào mỗi bình 0,05g VLHP.

Dùng pipet hút chính xác 25mL dung dịch metyl đỏ có nồng độ 195,00mg/L cho vào

các bình trên. Dùng dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1M điều chỉnh pH các dung

dịch đến pH ~ 7. Lắc các dung dịch trên máy lắc với tốc độ 200 vòng/phút theo thời

gian lần lượt là: 5, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180 phút. Lọc bỏ phần rắn, xác định

nồng độ trước và sau khi hấp phụ của dung dịch metyl đỏ trong dung dịch tương ứng

với điều kiện đã thiết lập như xây dựng đường chuẩn.

2.6.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ

2.6.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ tím tinh thể của VLHP

Tiến hành khảo sát nhiệt độ theo các bước sau:

Chuẩn bị 3 bình tam giác có dung tích 100 mL. Cho 25 mL dung dịch tím tinh thể

có nồng độ 196,72 mg/L vào các bình trên, dùng dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1M

điều chỉnh pH các dung dịch đến pH ~ 10. Sử dụng máy khuấy từ gia nhiệt điều chỉnh

nhiệt độ mỗi bình tương ứng là 303K, 313K, 323K. Cho vào mỗi bình tam giác trên

0,05 gam VLHP và khuấy trong thời gian 150 phút, tốc độ khuấy 200 vòng/phút. Xác

định nồng độ trước và sau khi hấp phụ của dung dịch tím tinh thể trong dung dịch

tương ứng với điều kiện đã thiết lập như xây dựng đường chuẩn.

2.6.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ metyl đỏ của VLHP

Tiến hành khảo sát nhiệt độ theo các bước sau:

Chuẩn bị 3 bình tam giác có dung tích 100 mL. Cho 25 mL dung dịch metyl đỏ có

nồng độ 184,76 mg/L vào các bình trên, dùng dung dịch NaOH 0,1M và HCl 0,1M điều

chỉnh pH các dung dịch đến pH ~ 7. Sử dụng máy khuấy từ gia nhiệt điều chỉnh nhiệt

24

độ mỗi bình tương ứng là 303K, 313K, 323K. Cho vào mỗi bình tam giác trên 0,05

gam VLHP và khuấy trong thời gian 90 phút, tốc độ khuấy 200 vòng/phút. Xác định

nồng độ trước và sau khi hấp phụ của dung dịch metyl đỏ trong dung dịch tương ứng

với điều kiện đã thiết lập như xây dựng đường chuẩn.

2.6.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu

2.6.5.1. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ tím tinh thể của

VLHP

Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL, cho 0,05g VLHP vào mỗi

bình. Thêm vào đó 25mL dung dịch tím tinh thể có nồng độ đầu thay đổi: 47,49;

94,29; 147,98; 167,01; 186,69; 245,41; 325,57; 381,48 mg/L. Dùng dung dịch NaOH

0,1M và HCl 0,1M để chỉnh pH của dung dịch đến pH ~ 10. Tiến hành lắc đều với

tốc độ 200 vòng/phút ở nhiệt độ phòng (~25oC) trong 150 phút, sau đó xác định nồng

độ tím tinh thể sau hấp phụ với điều kiện đã thiết lập như xây dựng đường chuẩn.

2.6.5.1. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ metyl đỏ của

VLHP

Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL. Cho 0,05g VLHP vào mỗi

bình trên và thêm vào đó 25mL dung dịch metyl đỏ có nồng độ đầu thay đổi: 95,83;

148,17; 195,13; 297,83; 350,77; 396,87 mg/L. Dùng dung dịch NaOH 0,1M và dung

dịch HCl 0,1M điều chỉnh pH các dung dịch trên đến pH ~ 7. Tiến hành lắc đều các

bình trên với tốc độ 200 vòng/phút ở nhiệt độ phòng (~25oC) trong 90 phút, sau đó

xác định lại nồng độ metyl đỏ sau hấp phụ với điều kiện đã thiết lập như xây dựng

25

đường chuẩn.

Chương 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch tím tinh thể, metyl đỏ

3.1.1. Kết quả khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch tím tinh thể

Kết quả được ghi ở bảng 3.1 và đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Abs vào bước

sóng của tím tinh thể ở hình 3.1.

Bảng 3.1: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch tím tinh thể ở các bước

sóng khác nhau

400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 λ(nm)

0,000 0,003 0,017 0,051 0,124 0,268 0,503 0,749 0,865 1,079 Abs

600 610 620 630 640 650 660 680 700 λ(nm) 589,5

1,160 1,039 0,735 0,418 0,206 0,097 0,042 0,016 -0,002 -0,004 Abs

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của tím tinh thể vào

bước sóng

Như vậy, từ bảng 3.1 và hình 3.1 ta thấy với bước sóng λ=589,5nm thì độ hấp

thụ quang của tím tinh thể cực đại. Do đó, trong luận văn này chúng tôi chọn đo độ

26

hấp thụ quang của tím tinh thể với bước sóng λ=589,5nm.

3.1.2. Kết quả khảo sát cực đại hấp thụ ánh sáng của dung dịch metyl đỏ

Kết quả được ghi ở bảng 3.2 và đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Abs vào bước

sóng của metyl đỏ ở hình 3.2.

Bảng 3.2: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metyl đỏ ở các bước sóng

khác nhau

330 350 370 390 410 430 450 470 490 510 λ(nm)

0,031 0,117 0,263 0,386 0,457 0,474 0,453 0,367 0,232 0,124 Abs

530 550 570 590 610 630 650 670 690 700 λ(nm)

0,077 0,057 0,023 -0,016 -0,027 -0,027 -0,028 -0,029 -0,030 -0,031 Abs

Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của metyl đỏ vào

bước sóng

Như vậy, ta thấy với bước sóng λ=430nm thì độ hấp thụ quang của metyl đỏ cực

đại. Do đó, trong luận văn này chúng tôi chọn đo độ hấp thụ quang của metyl đỏ với

27

bước sóng λ=430nm.

3.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của tím tinh thể và metyl đỏ

3.2.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của tím tinh thể

Kết quả được ghi ở bảng 3.3 và lập được đường chuẩn của tím tinh thể ở hình 3.3.

Bảng 3.3: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch tím tinh thể với các nồng

độ khác nhau

2 4 5 6 8 10 C (mg/L)

0,350 0,680 1,040 1,040 1,380 1,720 Abs

Hình 3.3: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ tím tinh thể

3.2.2. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của metyl đỏ

Kết quả được ghi ở bảng 3.4 và lập được đường chuẩn của metyl đỏ ở hình 3.4.

Bảng 3.4: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch metyl đỏ với các nồng độ

khác nhau

5 10 15 20 25 30 40 50 C(mg/g)

28

0,181 0,366 0,515 0,645 0,802 0,965 1,261 1,551 Abs

Hình 3.4: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ metyl đỏ

3.3. Một số đặc trưng của VLHP

3.3.1. Diện tích bề mặt riêng (BET)

Kết quả đo diện tích bề mặt riêng theo phương pháp BET của mẫu VLHP là

5,1180 m²/g và của nguyên liệu đầu là 1,3912 m²/g (phụ lục).

Như vậy sau khi biến tính bằng anđehit fomic diện tích bề mặt riêng của VLHP

tăng lên đáng kể so với NL ban đầu.

3.3.2. Phổ hồng ngoại (IR)

Kết quả được trình bày trong hình 3.5 và hình 3.6.

Quan sát hình 3.5 và hình 3.6 chúng tôi nhận thấy: phổ hồng ngoại của VLHP

có sự khác biệt so với phổ hồng ngoại của NL ban đầu.

Phân tích phổ hồng ngoại (IR) của NL cho thấy ở vân phổ 3381,53 cm-1 được

gán cho nhóm OH. Tại vân phổ 2932 cm-1 cho thấy sự hấp thụ của nhóm C-H no. Tại

vân phổ 1616 cm-1 có thể gán cho nhóm C=O (cacbonyl). Vân phổ ứng với tần số có

giá trị là 1447 cm-1 gán cho nhóm NH2. Dải hấp thụ có tần số 1062 cm-1 tương ứng

với sự hấp thụ nhóm C−O.

Phân tích phổ hồng ngoại (IR) của VLHP thấy ở vân phổ 1728 cm-1 là đại diện nhóm

C=O liên hợp với NH3, tại vân phổ 1318 cm-1 được gán cho nhóm CH3 đối xứng. Dải hấp

29

thụ có tần số từ 1284 đến 1247,73 cm-1 tương ứng với sự hấp thụ nhóm SO2.

Nhận xét:

Như vậy, khi biến tính nguyên liệu bằng dung dịch HCHO trong đó cơ bản xảy

ra phản ứng cộng của HCHO với nhóm -OH ancol của nguyên liệu, từ đó làm xuất

hiện các nhóm chức mới VLHP. Sự xuất hiện của các nhóm chức mới C=O liên hợp

với NH3, SO2 có thể là một trong những nguyên nhân làm tăng khả năng hấp phụ của

30

VLHP so với NL ban đầu.

Hình 3.5: Phổ hồng ngoại (IR) của nguyên liệu

31

32

Hình 3.6: Phổ hồng ngoại (IR) của VLHP biến tính bằng anđehit fomic

3.3.3. Kết quả so sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP

Kết quả được trình bày ở bảng 3.5 và hình 3.7:

Bảng 3.5: Kết quả so sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP

Tên mẫu Tên phẩm nhuộm C0(mg/L) Ccb(mg/L) q(mg/g) H(%)

Tím tinh thể 205,88 58,22 73,83 71,72 Nguyên liệu Metyl đỏ 195,13 52,50 71,32 73,09

Tím tinh thể 205,88 21,05 92,42 89,78 VLHP Metyl đỏ 195,13 18,00 88,57 90,78

Hình 3.7: Biểu đồ so sánh khả năng hấp phụ của nguyên liệu và VLHP

Nhận xét: Từ kết quả ở bảng 3.5 và hình 3.7 cho thấy trong cùng điều kiện, thì

hiệu suất hấp phụ tím tinh thể và metyl đỏ của VLHP đều cao hơn NL. Điều này cho

thấy việc biến tính NL bằng anđehit fomic đã làm tăng đáng kể khả năng hấp phụ.

3.3.4. Xác định điểm đẳng điện của VLHP chế tạo được

Kết quả xác định điểm đẳng điện của VLHP được chỉ ra ở bảng 3.6 và hình 3.8

33

Bảng 3.6: Số liệu xác định điểm đẳng điện của VLHP

STT ∆pH= pHi - pHf pHi pHf

1 3,30 4,42 -1,12

2 3,90 5,69 -1,79

3 4,90 6,35 -1,45

4 5,90 6,62 -0,72

5 6,90 6,75 0,15

6 7,90 6,20 1,70

7 9,00 6,43 2,57

8 10,00 6,73 3,27

9 10,40 7,76 2,64

Hình 3.8: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP

Nhận xét: Từ kết quả ở hình 3.8 và sự hỗ trợ của phần mềm ta thấy điểm đẳng điện

của VLHP là pI = 6,73. Điều này cho thấy khi pH < pI thì bề mặt VLHP tích điện

dương, khi pH > pI thì bề mặt VLHP tích điện âm.

34

3.4. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ tím tinh thể, metyl

đỏ của VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh

3.4.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH

3.4.1.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ tím tinh thể của VLHP

Kết quả được trình bày ở bảng 3.7 và hình 3.9.

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ tím tinh thể

của VLHP

C0 (mg/L) 185,88 185,88 185,88 185,88 185,88 185,88 185,88 185,88 185,88 185,88 185,88 Ccb (mg/L) 84,77 60,31 22,18 21,01 13,25 11,07 8,02 9,48 6,38 6,46 6,67 H (%) 54,39 67,55 88,07 88,70 92,87 94,05 95,68 94,90 96,57 96,52 96,41 q (mg/g) 50,55 62,78 81,85 82,43 86,31 87,41 88,93 88,20 89,75 89,71 89,60 pH 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tím tinh thể của

VLHP vào pH

Nhận xét: Kết quả ở bảng 3.7 và hình 3.9 cho thấy trong khoảng pH từ 2÷6, khi

pH tăng thì dung lượng và hiệu suất hấp phụ tăng nhanh, trong khoảng pH từ 6÷12

35

dung lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ của VLHP tăng không đáng kể. Điều này

có thể được giải thích thông qua điểm đẳng điện của VLHP như sau: do trong dung

dịch tím tinh thể tồn tại ở dạng cation CV+, trong khoảng pH từ 2 ÷ 6 bề mặt VLHP

tích điện dương, chất bị hấp phụ là cation CV+ tích điện dương lúc này bề mặt VLHP

và chất bị hấp phụ cùng mang điện tích dương nên sự hấp phụ xảy ra khó khăn hơn

do tương tác đẩy chiếm ưu thế dẫn tới cản trở quá trình hấp phụ ion CV+. Trong

khoảng pH từ 6 ÷ 12, lúc này bề mặt của VLHP tích điện âm cho nên quá trình hấp

phụ xảy ra dễ dàng do tương tác hút chiếm ưu thế vì bề mặt VLHP và chất bị hấp phụ

mang điện tích trái dấu.

Ở pH = 10 cả dung lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ của VLHP đối với tím

tinh thể tương đối cao. Do vậy, chúng tôi lựa chọn pH của các dung dịch tím tinh thể

là 10 để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.

3.4.1.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ metyl đỏ của VLHP

Kết quả được trình bày ở bảng 3.8 và hình 3.10.

Bảng 3.8: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ metyl đỏ của

VLHP

pH q (mg/g) H (%) C0 (mg/L) Ccb (mg/L)

2 226,29 59,67 42,28 141,73

3 226,29 60,50 42,65 140,99

4 226,29 61,76 43,20 139,89

5 226,29 76,62 49,08 128,13

6 226,29 94,47 54,96 116,36

7 226,29 93,86 54,78 122,98

8 226,29 84,01 51,66 122,98

9 226,29 80,24 50,37 125,55

10 226,29 75,11 48,53 129,23

36

Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn ự phụ thuộc của dung lượng hấp thụ metyl đỏ vào pH

của VLHP

Nhận xét: Kết quả ở bảng 3.8 và hình 3.10 cho ta thấy: Trong khoảng pH từ

2÷6, dung lượng hấp phụ tăng nhanh. Trong khoảng pH từ 6÷7, dung lượng hấp phụ

đạt giá trị cực đại. Trong khoảng pH từ 7÷10, dung lượng hấp phụ giảm dần. Điều này

có thể giải thích như sau: Trong môi trường axit (pH thấp), metyl đỏ tồn tại ở dạng

cation, khi đó xảy ra sự hấp phụ cạnh tranh giữa metyl đỏ và ion H+. Trong môi trường

kiềm (pH cao), metyl đỏ tồn tại dưới dạng anion, khi đó xảy ra sự hấp phụ cạnh tranh

giữa metyl đỏ và ion OH-. Do đó chúng tôi chọn pH của dung dịch nghiên cứu là 7 để

tiến hành các thí nghiệm tiếp theo đối với metyl đỏ.

3.4.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng

3.4.2.1. Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến khả năng hấp phụ tím tinh thể

của VLHP

Kết quả được trình bày ở bảng 3.9 và hình 3.11.

37

Bảng 3.9: Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến khả năng hấp phụ tím tinh thể

của VLHP

H (%) q ( mg/g) C0 (mg/L) Ccb ( mg/L) Khối lượng VLHP ( g)

0,02 185,38 42,73 76,95 178,31

0,03 185,38 28,41 84,68 130,81

0,04 185,38 12,65 93,17 107,96

0,05 185,38 6,70 96,39 89,34

0,06 185,38 6,52 96,48 74,52

0,1 185,38 2,24 98,79 45,78

0,15 185,38 0,57 99,69 30,80

Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ tím tinh thể vào

khối lượng VLHP

Nhận xét: Từ bảng 3.9 và hình 3.11 ta thấy, khi khối lượng VLHP tăng thì

hiệu suất hấp phụ tím tinh thể tăng nhưng dung lượng hấp phụ giảm. Trong khoảng

khối lượng VLHP từ 0,02 ÷ 0,05 gam, hiệu suất hấp phụ tăng nhanh. Trong khoảng

khối lượng VLHP từ 0,05 ÷ 0,15 gam, hiệu suất hấp phụ tăng lên không nhiều (từ

96,39% đến 99,69%). Điều này có thể lí giải là do sự tăng lên của diện tích bề mặt, sự

tăng lên số vị trí các tâm hấp phụ của VLHP và do sự cân bằng nồng độ thuốc nhuộm

trong dung dịch và trên bề mặt chất rắn.

38

Vì vậy, trong đề tài này chúng tôi chọn khối lượng VLHP bằng 0,05 gam cho

các nghiên cứu tiếp theo đối với tím tinh thể.

3.4.2.2. Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến khả năng hấp phụ metyl đỏ của

VLHP

Kết quả được trình bày ở bảng 3.10 và hình 3.12.

Bảng 3.10: Sự phụ thuộc của hiệu suất và dung lượng hấp phụ metyl đỏ của

VLHP vào khối lượng VLHP

H (%) q (mg/g) C0 (mg/L) Ccb (mg/L) Khối lượng VLHP (g)

0,01 199,00 65,15 324,13 69,35

0,02 199,00 66,20 164,67 67,27

0,03 199,00 70,04 116,15 59,62

0,04 199,00 71,65 89,11 56,42

0,05 199,00 79,26 78,87 41,27

0,06 199,00 79,53 65,94 40,73

0,07 199,00 80,13 56,95 39,53

0,09 199,00 80,27 44,37 39,27

Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ metyl đỏ của

VLHP vào khối lượng VLHP

39

Nhận xét: Các kết quả thực nghiệm cho thấy, khi khối lượng VLHP tăng thì

hiệu suất hấp phụ metyl đỏ tăng nhưng dung lượng hấp phụ giảm. Trong khoảng khối

lượng VLHP tăng từ 0,02 0,05g, hiệu suất hấp phụ tăng nhanh. Trong khoảng khối

lượng tăng từ 0,05 0,09g, hiệu suất hấp phụ tăng chậm và tương đối ổn định. Với

khối lượng vật liệu là 0,05g thì dung lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ các dung

dịch là 78,87 mg/g và 79,26% đều tương đối lớn. Vì vậy chúng tôi lựa chọn khối

lượng VLHP bằng 0,05g cho các nghiên cứu tiếp theo đối với metyl đỏ.

3.4.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian

2.6.3.1. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ tím tinh thể của

VLHP

Kết quả được trình bày ở bảng 3.11 và hình 3.13.

Bảng 3.11. Sự phụ thuộc của dung lượng, hiệu suất hấp phụ tím tinh thể của

VLHP vào thời gian

H (%) q (mg/g) C0 (mg/L) Ccb (mg/L) Thời gian (phút)

85,37 78,73 5 184,45 26,98

90,62 83,58 10 184,45 17,30

91,21 84,12 15 184,45 16,21

92,88 85,66 30 184,45 13,13

94,85 87,47 60 184,45 9,51

95,82 88,37 90 184,45 7,70

96,44 88,94 120 184,45 6,57

97,25 89,68 150 184,45 5,08

97,41 89,96 180 184,45 4,79

40

Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tím tinh thể của

VLHP vào thời gian

Nhận xét: Dựa vào kết quả trong bảng 3.11 và trong hình 3.13, ta thấy khi thời

gian hấp phụ tăng thì dung lượng hấp phụ tăng. Trong khoảng thời gian từ 5 ÷ 150

phút dung lượng hấp phụ tăng tương đối nhanh và dần ổn định trong khoảng thời gian

từ 150 ÷ 180 phút.

Do vậy, chúng tôi chọn thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 150 phút. Kết quả này

được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo đối với tím tinh thể.

3.4.3.2. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ metyl đỏ của VLHP

Kết quả được thể hiện ở bảng 3.12 và hình 3.14.

41

Bảng 3.12: Sự phụ thuộc của dung lượng, hiệu suất hấp phụ metyl đỏ của VLHP

vào thời gian

H(%) q(mg/g) Co (mg/L) Ccb(mg/L)

Thời gian ( phút) 5 10 15 30 45 60 90 120 150 180 195,00 195,00 195,00 195,00 195,00 195,00 195,00 195,00 195,00 195,00 134,12 108,17 90,12 61,55 41,23 33,12 19,17 14,67 14,33 14,00 31,22 44,53 53,78 68,44 78,86 83,02 90,17 92,48 92,65 92,82 30,44 43,42 52,44 66,73 76,89 80,94 87,92 90,17 90,33 90,50

Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ metyl đỏ vào

thời gian

Nhận xét: Từ kết quả bảng 3.12 và hình 3.14 cho thấy, khi tăng thời gian hấp

phụ thì hiệu suất cũng như dung lượng hấp phụ metyl đỏ tăng. Trong khoảng 5÷90 phút

dung lượng hấp phụ metyl đỏ tăng nhanh và trong khoảng thời gian 90÷180 phút thì

tương đối ổn định.

42

Như vậy, kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng thời gian đạt cân bằng hấp phụ trên

VLHP đối với metyl đỏ là 90 phút, do đó kết quả này được sử dụng trong các thí nghiệm

tiếp theo.

3.4.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ

3.4.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ tím tinh thể của VLHP

Kết quả được trình bày ở bảng 3.13 và hình 3.15.

Bảng 3.13: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ tím tinh

thể vào nhiệt độ

(mg/L) q (mg/g) H (%) Nhiệt độ (K) C0 (mg/L)

303 196,72 2,05 97,34 98,96

313 196,72 3,25 96,74 98,35

323 196,72 7,3 94,71 96,29

Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tím tinh thể vào

nhiệt độ

Nhận xét: Dựa vào kết quả trong bảng 3.13 và hình 3.15, ta thấy trong khoảng

nhiệt độ nghiên cứu từ 30 – 500C (±10C), khi tăng nhiệt độ thì cả hiệu suất hấp phụ và

dung lượng hấp phụ đều giảm. Điều này được giải thích như sau: Do hấp phụ là quá

trình tỏa nhiệt nên khi tăng nhiệt độ thì theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng le

43

Chatelier cân bằng hấp phụ chuyển dịch theo chiều nghịch (làm tăng nồng độ chất bị

hấp phụ trong dung dịch) dẫn đến làm giảm hiệu suất và dung lượng hấp phụ của quá

trình hấp phụ.

3.4.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ metyl đỏ của VLHP

Kết quả được trình bày ở bảng 3.14 và hình 3.16.

Bảng 3.14: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ metyl đỏ

của VLHP vào nhiệt độ

(mg/L) q (mg/g) H (%) Nhiệt độ (K) C0 (mg/L)

303 184,76 14,04 85,36 92,40

313 184,76 17,59 83,58 90,48

323 184,76 19,86 82,45 89,25

Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ metyl đỏ vào

nhiệt độ

Nhận xét: Từ bảng 3.14 hình 3.16 cho thấy trong khoảng nhiệt độ nghiên cứu

từ 30 – 500C (±10C) khi tăng nhiệt độ thì cả hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ

đều giảm. Điều này chứng tỏ sự hấp phụ metyl đỏ của VLHP là quá trình tỏa nhiệt.

Vì vậy, khi tăng nhiệt độ cân bằng hấp phụ chuyển dịch theo chiều nghịch (làm tăng

nồng độ chất bị hấp phụ trong dung dịch) dẫn đến làm giảm hiệu suất và dung lượng

hấp phụ của quá trình hấp phụ.

44

3.4.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu

3.4.5.1. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ tím tinh thể của

VLHP

Kết quả được trình bày ở bảng 3.15.

Bảng 3.15: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ tím tinh

thể của VLHP vào nồng độ đầu

H (%) q (mg/g) C0 (mg/L) Ccb (mg/L) Ccb/q (mg/L)

47,49 94,29 147,98 167,01 186,69 245,41 325,57 0,74 1,01 4,13 5,47 6,79 14,30 49,53 98,45 98,93 97,21 96,72 96,37 94,17 84,79 23,38 46,64 71,93 80,77 89,95 115,56 138,02 0,03 0,02 0,06 0,07 0,08 0,12 0,36

Từ các kết quả thu được ở bảng 3.15 chúng tôi nghiên cứu cân bằng hấp phụ tím

tinh thể của VLHP theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir.

Kết quả được trình bày trong hình 3.17 và 3.18.

Hình 3.17: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn sự phụ

Langmuir của VLHP đối với tím tinh thể thuộc của Ccb/q vào Ccb của tím tinh thể

45

3.4.5.2. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ metyl đỏ của

VLHP

Kết quả được trình bày ở bảng 3.16.

Bảng 3.16: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ metyl đỏ

của VLHP vào nồng độ đầu

H (%) q (mg/g) C0 (mg/L) Ccb (mg/L) Ccb/q (mg/L)

95,83 3,17 96,70 46,33 0,07

148,17 8,07 94,56 70,05 0,12

195,13 21,33 89,07 86,90 0,25

297,83 83,00 72,13 107,42 0,77

350,77 120,33 65,69 115,22 1,04

396,87 161,10 59,41 117,88 1,37

Từ các kết quả thu được ở bảng 3.16 chúng tôi nghiên cứu cân bằng hấp phụ

metyl đỏ của VLHP theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir.

Kết quả được trình bày trong hình 3.19 và 3.20.

Hình 3.19: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn sự phụ

Langmuir của VLHP đối với metyl đỏ thuộc của Ccb/q vào Ccb của metyl đỏ

Nhận xét: Từ kết quả khảo sát cho thấy: Sự hấp phụ tím tinh thể, metyl đỏ của

VLHP được mô tả khá tốt theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir.

46

Từ đồ thị sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với sự hấp phụ tím tinh thể, metyl đỏ của

VLHP, ta xác định được dung lượng hấp phụ cực đại qmax và hằng số langmuir b. Kết quả

được trình bày ở bảng 3.17.

Bảng 3.17: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir

Tím tinh thể Metyl đỏ

hằng số b hằng số b qmax(mg/g) qmax(mg/g)

158,73 0,21 121,95 0,14

Nhận xét: Từ bảng 3.17 thấy rằng NL cây sen ban đầu sau khi biến tính bằng

anđehit fomic có khả năng loại bỏ tím tinh thể và metyl đỏ khỏi dung dịch nước khá

cao. Khả năng hấp phụ metyl đỏ của VLHP biến tính anđehit fomic là cao hơn so với

một số nghiên cứu trước đó như: vật liệu chế tạo từ xơ chuối [31] (metyl đỏ:

qmax = 88,50 mg/g), vật liệu chế tạo từ bã mía biến tính bằng HCHO [13] (metyl đỏ:

qmax = 46,75 mg/g).

3.5. Động học hấp phụ tím tinh thể và metyl đỏ của VLHP

3.5.1. Động học hấp phụ tím tinh thể của VLHP

Kết quả được chỉ ra trên bảng 3.18 và hình 3.21; 3.22

47

Bảng 3.18: Số liệu khảo sát động học hấp phụ tím tinh thể của VLHP

q(mg/g) t/q(phút.g/mg) Co(mg/l) t(phút) Ccb(mg/L) log(qe-qt)

5 26,98 1,04 78,73 0,06

10 17,30 0,79 83,58 0,12

15 16,21 0,75 84,12 0,18

30 13,13 0,60 85,66 0,35

60 9,51 0,35 87,47 0,69 184,45 90 7,70 0,12 88,37 1,02

120 6,57 -0,13 88,94 1,35

150 5,08 - 89,68 1,67

180 4,79 - 89,83 2,00

5 22,71 1,05 104,69 0,05

10 17,38 0,93 107,35 0,09

15 14,56 0,85 108,77 0,14

30 6,99 0,51 112,55 0,27

60 4,66 0,32 113,72 0,53 232,09 90 2,04 -0,11 115,03 0,78

120 0,58 -1,39 115,75 1,04

150 0,50 - 115,80 1,30

180 0,44 - 115,83 1,55

5 41,64 1,31 114,44 0,04

10 34,36 1,22 118,08 0,08

15 28,83 1,14 120,85 0,12

30 20,09 0,97 125,22 0,24

60 14,56 0,82 127,98 0,47 270,53 90 8,30 0,55 131,12 0,69

120 4,80 0,25 132,86 0,90

150 1,23 - 134,65 1,11

180 1,10 - 134,71 1,34

(“-”: không xác định)

48

Hình 3.21: Đồ thị biểu diễn phương trình giả động học bậc 1 đối với tím tinh thể

Hình 3.22: Đồ thị biểu diễn phương trình giả động học bậc 2 đối với tím tinh thể

49

Bảng 3.19: Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với tím tinh thể

2

R1 k1 (phút-1) qe,exp (mg/g) qe,cal (mg/g) Nồng độ đầu (mg/L)

184,45 0,9761 0,0191 89,68 19,63

232,09 0,9709 0,0297 115,80 11,00

270,53 0,9415 0,0221 134,65 8,75

qe,cal : dung lượng hấp phụ cân bằng tính theo phương trình động học

qe,exp : dung lượng hấp phụ cân bằng theo thực nghiệm

Bảng 3.20: Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với tím tinh thể

2

R2 qe,exp (mg/g) qe,cal (mg/g) Nồng độ đầu (mg/L) k2 (g.mg-1.phút-1)

184,45 0,9999 0,0089 89,68 90,09

232,09 1 0,0090 115,80 116,28

270,53 0,9998 0,0035 134,65 135,14

Nhận xét:

Từ bảng 3.19 và 3.20 cho thấy: Quá trình hấp phụ tím tinh thể của VLHP đều có

giá trị R2 của mô hình động học bậc 2 lớn hơn so với bậc 1.

So sánh giá trị dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (qe,cal) tính theo mô

hình và theo thực nghiệm (qe,exp) của VLHP, ta thấy qe,cal theo mô hình động học bậc

2 gần với các giá trị thực nghiệm hơn.

Do đó, có thể kết luận quá trình hấp phụ tím tinh thể của VLHP tuân theo

phương trình động học biểu kiến bậc hai của Lagergren.

3.5.2. Động học hấp phụ metyl đỏ của VLHP

Kết quả được chỉ ra trên bảng 3.21 và hình 3.23; 3.24.

50

Bảng 3.21: Số liệu khảo sát động học hấp phụ tím metyl đỏ của VLHP

q(mg/g) t/q(phút.g/mg) Co(mg/l) t(phút) Ccb(mg/L) log(qe-qt)

5 98,25 1,67 25,46 0,20

10 69,15 1,51 40,01 0,25

15 55,12 1,41 47,03 0,32

30 29,00 1,09 60,09 0,50

45 20,02 0,90 64,58 0,70 149,17 60 9,48 0,42 69,84 0,86

90 4,25 - 72,46 1,24

120 3,56 - 72,81 1,65

150 3,42 - 72,88 2,06

5 134,12 1,76 30,44 0,16

10 108,17 1,65 43,42 0,23

15 90,12 1,55 52,44 0,29

30 61,55 1,33 66,73 0,45

45 41,23 1,04 76,89 0,59 195,00 60 33,12 0,84 80,94 0,74

90 19,17 - 87,92 1,02

120 14,67 - 90,17 1,33

150 14,33 - 90,33 1,66

5 151,00 1,27 114,44 0,10

10 120,12 1,77 49,42 0,15

15 101,00 1,63 64,85 0,20

30 65,12 1,52 74,42 0,32

45 54,00 1,19 92,36 0,46 249,83 60 42,02 1,00 97,92 0,58

90 34,17 - 103,91 0,83

120 33,67 - 107,83 1,11

150 30,50 - 108,08 1,37

(“-”: không xác định)

51

Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn phương trình giả động học bậc 1 đối với metyl đỏ

Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn phương trình giả động học bậc 2 đối với metyl đỏ

52

Bảng 3.22: Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với metyl đỏ

2

R1 k1 (phút-1) qe,exp (mg/g) qe,cal (mg/g) Nồng độ đầu (mg/L)

149,17 0,9901 0,0486 72,46 138,45

195,00 0,9872 0,0382 87,92 65,84

249,83 0,9713 0,0488 107,83 56,22

qe,cal : dung lượng hấp phụ cân bằng tính theo phương trình động học

qe,exp : dung lượng hấp phụ cân bằng theo thực nghiệm

Bảng 3.23: Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với metyl đỏ

2

R2 qe,exp (mg/g) qe,cal (mg/g) Nồng độ đầu (mg/L) k2 (g.mg-1.phút-1)

149,17 0,9994 0,0014 72,46 78,13

195,00 0,9995 0,0008 87,92 99,01

249,83 0,9998 0,0012 107,83 114,94

Nhận xét:

Từ bảng 3.22 và 3.23 cho thấy: Quá trình hấp phụ metyl đỏ của VLHP đều có giá

trị R2 của mô hình động học bậc 2 lớn hơn so với bậc 1.

So sánh giá trị dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (qe,cal) tính theo mô

hình và theo thực nghiệm (qe,exp) của VLHP, ta thấy qe,cal theo mô hình động học bậc

2 gần với các giá trị thực nghiệm hơn.

Do đó, có thể kết luận quá trình hấp phụ metyl đỏ của VLHP tuân theo phương

trình động học biểu kiến bậc hai của Lagergren.

3.6. Nhiệt động lực học hấp phụ tím tinh thể và metyl đỏ của VLHP

Sự biến thiên năng lượng tự do (ΔGo), entanpi (ΔHo) và entropi (ΔSo) của quá

trình hấp phụ tím tinh thể và metyl đỏ được tính toán bằng cách sử dụng các phương

trình sau đây [19], [15]:

Trong đó:

KC là hằng số cân bằng.

qe (mg/g) là dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng.

53

Ccb (mg/L) là nồng độ của chất bị hấp phụ ở thời điểm cân bằng.

R là hằng số khí (R = 8,314 J/mol.K); T là nhiệt độ Kenvin (K).

Bảng 3.24: Kết quả tính KC tại các nhiệt độ khác nhau

Thuốc nhuộm lnKC Co (mg/L) T (K) 1/T (K-1) Ccb (mg/L) qe (mg/g) H (%)

303 0,0033 14,04 85,36 92,40 1,80

Metyl đỏ 184,76 313 0,0032 17,59 83,59 90,48 1,56

323 0,0031 19,86 82,45 89,25 1,42

303 0,0033 2,05 97,34 98,96 3,86

Tím tinh thể 196,72 313 0,0032 3,25 96,74 98,35 3,39

323 0,0031 7,30 94,71 96,29 2,56

Hình 3.25: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnKC vào 1/T của tím tinh thể

và metyl đỏ

Từ các kết quả thu được dựa vào các phương trình của nhiệt động lực học ta

tính toán các thông số nhiệt động. Kết quả được đưa ra ở bảng 3.25.

54

Bảng 3.25: Các thông số nhiệt động đối với quá trình hấp phụ tím tinh thể và

metyl đỏ

Thuốc nhuộm Co (mg/L) ∆Go (kJ/mol) ∆Ho (kJ/mol) ∆So (kJ/mol.K) T (K)

184,76 -15,58 -0,04 Metyl đỏ

196,72 -52,61 -0,14 Tím tinh thể

303 313 323 303 313 323 -4,55 -4,06 -3,82 -9,72 -8,83 -6,88

Nhận xét:

Từ bảng 3.25 thể hiện các thông số nhiệt động ta thấy:

Giá trị biến thiên năng lượng tự do (∆Go) thu được có giá trị âm điều này chứng

tỏ quá trình hấp phụ tím tinh thể và metyl đỏ của VLHP là quá trình tự xảy ra.

Các giá trị tính toán sự biến thiên năng lượng tự do (∆Go) cho quá trình hấp phụ

tím tinh thể của VLHP có giá trị âm hơn metyl đỏ cho thấy khả năng hấp phụ tím tinh

thể của VLHP tốt hơn metyl đỏ (phù hợp với kết quả thực nghiệm tính dung lượng

hấp phụ cực đại theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir).

Giá trị biến thiên năng lượng entanpi (∆Ho) thu được có giá trị âm cho thấy quá

trình hấp phụ tím tinh thể và metyl đỏ của VLHP là quá trình tỏa nhiệt.

55

KẾT LUẬN

Qua quá trình khảo sát nghiên cứu và dựa trên các kết quả thực nghiệm thu

được chúng tôi có một số kết luận sau:

1. Đã chế tạo VLHP từ nguyên liệu ban đầu là cây sen thông qua quá trình xử lí

hóa học bằng anđehit fomic.

2. Đã xác định một số đặc trưng hóa lý như: diện tích bề mặt riêng (BET), phổ

hồng ngoại (IR) của NL và VLHP; điểm đẳng điện của VLHP (pI = 6,73).

3. Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ tím tinh thể, metyl

đỏ của VLHP bằng phương pháp hấp phụ tĩnh thu được kết quả như sau:

 pH tốt nhất cho sự hấp phụ của VLHP đối tím tinh thể là ở khoảng pH ~ 10,

đối với metyl đỏ là pH ~ 7.

 Thời gian đạt cân bằng hấp phụ đối với tím tinh thể là 150 phút; metyl đỏ là 90

phút.

 Khối lượng VLHP cần thiết cho sự hấp phụ tím tinh thể và metyl đỏ tốt nhất là

0,05g (V = 25mL; Co(tím tinh thể) = 185,38 mg/L; Co(metyl đỏ) = 199,00 mg/L). Khi

nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đầu tím tinh thể, metyl đỏ đến quá trình

hấp phụ thấy khi nồng độ ban đầu tăng thì dung lượng hấp phụ tăng, hiệu suất

hấp phụ giảm.

 Mô tả quá trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đã xác

định được dung lượng hấp phụ cực đại của VLHP đối với tím tinh thể là

158,73 mg/g, metyl đỏ là 121,95 mg/g và tuân theo mô hình động học hấp phụ biểu kiến bậc 2 của Lagergren.

 Trong khoảng nhiệt độ khảo sát 30 - 50oC (±1oC) thấy rằng: khi tăng nhiệt độ

của quá trình hấp phụ thì khả năng hấp phụ của VLHP đối với tím tinh thể và

metyl đỏ giảm.

4. Từ kết quả tính toán nhiệt động cho phép kết luận quá trình hấp phụ tím tinh

thể và metyl đỏ của VLHP là quá trình tự xảy ra và tỏa nhiệt.

56

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt

1. Đỗ Huy Bích (2006), Cây thuốc và động vật làm thuốc ở Việt Nam, tập II (tái

bản lần thứ nhất), Nxb Khoa học và kĩ thuật.

2. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kĩ thuật xử lí nước thải, Nxb Thanh niên

Hà Nội.

3. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lí nước và nước

thải, Nhà xuất bản Thống Kê.

4. Trần Tứ Hiếu (2008), Phân tích trắc quang, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia

Hà Nội (in lần thứ 2).

5. Nguyễn Vân Hương (2015), Nghiên cứu biến tính bề mặt than hoạt tính Trà

Bắc và khảo sát khả năng hấp phụ một số phẩm màu trong nước thải dệt

nhuộm, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học quốc gia Hà nội.

6. Trịnh Xuân Lai (2009), Xử lý nước thải công nghiệp, Nhà xuất bản Xây dựng.

7. Phạm Thị Minh (2013), Nghiên cứu đặc điểm của quá trình khoáng hóa một

số hợp chất hữu cơ họ azo trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp

fenton điện hóa, Luận án tiến sĩ Hóa học, Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới.

8. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu và Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí tập II,

Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.

9. Nguyễn Thị Nhung (2001), Nghiên cứu đặc điểm thực vật, thành phần hóa học

và tác dụng sinh học của cây sen (nelumbo nucifera Gaertn) họ sen

(Nelumbornaceae), Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Dược Hà Nội.

10. Lê Hữu Thiềng, Trần Thị Huế và Mai Thị Phương Thảo (2011), Nghiên cứu

khả năng tách loại và thu hồi Cr(VI) của vật liệu hấp phụ chế tạo từ rơm và

cuống lá chuối, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, 16 (3), tr. 155-159.

11. Thông tư số 13/2015/TT-BTNMT ra ngày 31/03/2015 về quy định quy chuẩn

kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt nhuộm.

12. Cao Hữu Trượng (2002), Hóa học thuốc nhuộm, Nhà xuất bản Khoa học và

Kỹ thuật, Hà Nội.

57

13. Nguyễn Thị Thanh Tú (2010), Nghiên cứu khả năng hấp phụ metyl đỏ trong

dung dịch nước của vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía và thử nghiệm xử lý

môi trường, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Trường ĐHSP Thái Nguyên.

Tài liệu tiếng Anh

14. Hardiljeet K Joseph Boparai, Meera O’Carroll, Denis M (2011), "Kinetics and

thermodynamics of cadmium ion removal by adsorption onto nano zerovalent

iron particles", Journal of hazardous materials, 186(1), pp. 458-465.

15. Ebrahim Alipanahpour Ghaedi Dil, Mehrorang Ghaedi, Abdolmohammad

Asfaram, Arash Jamshidi, Mahdi Purkait, Mihir Kumar (2016), "Application

of artificial neural network and response surface methodology for the removal

of crystal violet by zinc oxide nanorods loaded on activate carbon: kinetics and

equilibrium study", Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 59,

pp. 210-220.

16. Karla Aparecida Guimarães Gurgel Gusmão, Leandro Vinícius Alves Melo,

Tânia Márcia Sacramento Gil, Laurent Frédéric (2013), "Adsorption studies of

methylene blue and gentian violet on sugarcane bagasse modified with EDTA

dianhydride (EDTAD) in aqueous solutions: kinetic and equilibrium aspects",

Journal of environmental management, 118, pp. 135-143.

17. Yuh-Shan Ofomaja Ho, Augustine E (2006), "Pseudo-second-order model for

lead ion sorption from aqueous solutions onto palm kernel fiber", Journal of

hazardous materials, 129(1-3), pp. 137-142.

18. M Rajeswari Revanth Kulkarni, T Acharya, Anirudh Bhat, Prasad (2017),

"Removal of Crystal Violet dye from aqueous solution using water hyacinth:

Equilibrium, kinetics and thermodynamics study", Resource-Efficient

Technologies, 3(1), pp. 71-77.

19. Arvind Jena Kumar, Hara Mohan (2017), "Adsorption of Cr(VI) from aqueous

phase by high surface area activated carbon prepared by chemical activation

with ZnCl2", Process Safety and Environmental Protection, 109, pp. 63-71.

20. Hai Liu Liu, Weifeng Zhang, Jian Zhang, Chenglu Ren, Liang Li, Ye (2011),

"Removal of cephalexin from aqueous solutions by original and Cu(II)/Fe(III)

58

impregnated activated carbons developed from lotus stalks Kinetics and

equilibrium studies", Journal of hazardous materials, 185(2-3),

pp. 1528-1535.

21. Zhe Cai Xu, Jian-guo Pan, Bing-cai (2013), "Mathematically modeling fixed-

bed adsorption in aqueous systems", Journal of Zhejiang University SCIENCE

A, 14(3), pp. 155-176.

22. Ho Yuh-Shan (2004), "Citation review of Lagergren kinetic rate equation on

adsorption reactions", Scientometrics, 59(1), pp. 171-177.

23. AG Liew Salleh Abdullah, MA Mohd Mazlina, MK Siti Noor, MJMM

Osman, MR Wagiran, R Sobri. S (2005), "Azo dye removal by adsorption

using waste biomass: sugarcane bagasse", International Journal of

Engineering and Technology, 2(1), pp. 8-13.

24. K Bouziane Bellir, I Sadok Boutamine, Z Lehocine, M Bencheikh Meniai, AH

(2012), "Sorption study of a basic dye “Gentian violet” from aqueous solutions

using activated bentonite", Energy Procedia, 18, pp. 924-933.

25. Sourja De Chakraborty, Sirshendu DasGupta, Sunando Basu, Jayanta K

(2005), "Adsorption study for the removal of a basic dye: experimental and

modeling", Chemosphere, 58(8), pp. 1079-1086.

26. Bruno Christiano Silva Teodoro Ferreira, Filipe Simões Mageste, Aparecida

Barbosa Gil, Laurent Frédéric de Freitas, Rossimiriam Pereira Gurgel,

Leandro Vinícius Alves (2015), "Application of a new carboxylate-

functionalized sugarcane bagasse for adsorptive removal of crystal violet from

aqueous solution: Kinetic, equilibrium and thermodynamic studies", Industrial

Crops and Products, 65, pp. 521-534.

27. Renmin Zhu Gong, Shengxue Zhang, Demin Chen, Jian Ni, Shoujun Guan,

Rui (2008), "Adsorption behavior of cationic dyes on citric acid esterifying

wheat straw: kinetic and thermodynamic profile", Desalination, 230(1-3),

pp. 220-228.

28. Karla Aparecida Guimarães Gurgel Gusmão, Leandro Vinícius Alves Melo,

Tânia Márcia Sacramento Gil, Laurent Frédéric (2012), "Application of

59

succinylated sugarcane bagasse as adsorbent to remove methylene blue and

gentian violet from aqueous solutions–kinetic and equilibrium studies", Dyes

and Pigments, 92(3), pp. 967-974.

29. BH Hameed (2008), "Equilibrium and kinetic studies of methyl violet sorption

by agricultural waste", Journal of hazardous materials, 154(1-3), pp. 204-212.

30. Equbal Ahmad Khan Khan, Tabrez Alam (2018), "Adsorption of methyl red

on activated carbon derived from custard apple (Annona squamosa) fruit shell:

Equilibrium isotherm and kinetic studies", Journal of Molecular Liquids, 249,

pp. 1195-1211.

31. Mas Rosemal H. Mas Haris & Kathiresan Sathasivam (2009), "The removal of

methyl red from aqueous solutions using banana Pseudostem Fibers",

American Journal of Applied Sciences, 6 (9): 1690-1700, ISSN 1546-9239.

32. Kaustubha Naidu Mohanty, J Thammu Meikap, BC Biswas, MN (2006),

"Removal of crystal violet from wastewater by activated carbons prepared

from rice husk", Industrial & engineering chemistry research, 45(14),

pp. 5165-5171.

Tài liệu truy cập Internet

33. https://en.wikipedia.org/wiki/Crystal_violet.

60

PHỤ LỤC

61

PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ ĐO BET CỦA NGUYÊN LIỆU

HANOI NATIONAL UNIVERSITY OF EDUCATION

TriStar 3000 V6.07 A

Unit 1 Port 1

Serial #: 2125 Page 7

Sample: Than sen Nguyen Lieu

Operator: LvK Submitter: Linh-SPTN

File: C:\WIN3000\DATA\2018\002-128.SMP

Started: 1/24/2018 5:19:36PM Completed: 1/25/2018 2:17:35AM Report Time: 1/25/2018 5:29:09PM

Analysis Adsorptive: N2 Analysis Bath Temp.: 77.350 K Sample Mass: 0.0753 g

Warm Free Space: 7.1792 cm³ Entered

Cold Free Space: 22.7499 cm³ Entered

Equilibration Interval: 10 s

Sample Density: 1.000 g/cm³

Low Pressure Dose: None Automatic Degas: No

Comments: Mau: Than sen Nguyen Lieu. Degas o 200C voi N2 trong 5h. Mau cua Vi Thuy Linh-DHTN. Ngay 24-01-2018

Summary Report

Surface Area Single point surface area at p/p° = 0.275242442: 1.3362 m²/g

BET Surface Area: 1.3912 m²/g

Langmuir Surface Area: 2.1807 m²/g

PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ ĐO BET CỦA VLHP

HANOI NATIONAL UNIVERSITY OF EDUCATION

Unit 1 Port 1

Serial #: 2125 Page 7

TriStar 3000 V6.07 A

Sample: Cay Sen (VL)

Operator: LvK Submitter: ThongVanh - DHSP Thai nguyen

File: C:\WIN3000\DATA\2018\002-118.SMP

Analysis Adsorptive: N2 Analysis Bath Temp.: 77.350 K Sample Mass: 0.0953 g

Started: 1/12/2018 2:13:08PM Completed: 1/12/2018 3:30:21PM Report Time: 1/12/2017 5:13:18AM Warm Free Space: 6.8699 cm³ Measured

Cold Free Space: 21.2399 cm³ Measured

Equilibration Interval: 10 s

Sample Density: 1.000 g/cm³

Low Pressure Dose: None Automatic Degas: No

Comments: Mau: Cay Sen (NL). Degas o 250C voi N2 trong 5h. Mau cua ThongVanh - DHSP Thai nguyen. Ngay 12-01-2018.

Summary Report

Surface Area Single point surface area at p/p° = 0.229391201: 1.4243 m²/g

BET Surface Area: 5.1180 m²/g

Langmuir Surface Area: 8.1864 m²/g