ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––––––
NGUYỄN THỊ LINH TRANG
NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ MỘT SỐ
THUỐC NHUỘM TRÊN ĐÁ ONG BIẾN TÍNH
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
THÁI NGUYÊN - 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––––––
NGUYỄN THỊ LINH TRANG
NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ MỘT SỐ
THUỐC NHUỘM TRÊN ĐÁ ONG BIẾN TÍNH
Ngành: Hóa Phân Tích
Mã ngành: 8.44.01.18
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Ngô Thị Mai Việt
THÁI NGUYÊN - 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Đề tài: "Nghiên cứu hấp phụ một số thuốc nhuộm trên đá
ong biến tính" là do bản thân tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong đề tài là trung
thực. Nếu sai sự thật tôi xin chịu trách nhiệm.
Thái Nguyên, tháng 9 năm 2019
Tác giả
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Nguyễn Thị Linh Trang
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, các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình.
Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS. Ngô Thị Mai
Việt, cô đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu để em có
thể hoàn thành luận văn này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học,
các thầy cô trong Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã
giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trong 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 của em 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 để luận văn của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 09 năm 2019
Tác giả
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Nguyễn Thị Linh Trang
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan .................................................................................................................. i
Lời cảm ơn ..................................................................................................................... ii
Mục lục ........................................................................................................................ iii
Danh mục kí hiệu viết tắt .............................................................................................. iv
Danh mục các bảng ........................................................................................................ v
Danh mục các hình ....................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
NỘI DUNG .................................................................................................................. 3
Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 3
1.1. Nước thải dệt nhuộm ............................................................................................. 3
1.1.1. Khái quát về thuốc nhuộm .................................................................................. 3
1.1.2. Phân loại thuốc nhuộm ....................................................................................... 3
1.2. Giới thiệu chung về xanh metylen, tím tinh thể .................................................... 5
1.2.1. Xanh metylen (MB) ............................................................................................ 5
1.2.2. Tím tinh thể (CV) ............................................................................................... 7
1.3. Giới thiệu về PSS ................................................................................................... 7
1.4. Phương pháp hấp phụ ............................................................................................ 8
1.4.1. Dung lượng hấp phụ cân bằng và hiệu suất hấp phụ .......................................... 8
1.4.2. Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ......................................................... 9
1.4.3. Động học hấp phụ ............................................................................................. 11
1.5. Tổng quan tình hình nghiên cứu .......................................................................... 13
Chương 2. THỰC NGHIỆM .................................................................................. 16
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị máy móc ............................................................... 16
2.1.1. Hóa chất ............................................................................................................ 16
2.1.2. Dụng cụ ............................................................................................................. 16
2.1.3. Thiết bị máy móc .............................................................................................. 17
2.2. Xác định điều kiện tối ưu cho quá trình biến tính đá ong bằng PSS ................... 17
2.2.1. Khảo sát khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên ...................................... 17
2.3. Xác định một số đặc trưng hóa lý của đá ong biến tính bằng PSS ...................... 19
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
2.3.1. Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) ......................................... 19
2.3.2. Diện tích bề mặt riêng của đá ong tự nhiên và đá ong biến tính bằng PSS ...... 20
2.3.3. Thế zeta của đá ong tự nhiên và đá ong biến tính bằng PSS ............................ 19
2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ xanh metylen và tím tinh thể trên đá ong biến tính ........ 20
2.4.1. Điều kiện xác định xanh metylen và tím tinh thể bằng phương pháp UV-Vis ........ 20
2.4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ xanh metylen, tím
tinh thể trên đá ong biến tính ...................................................................................... 20
2.5. Động học quá trình hấp phụ tím tinh thể của đá ong biến tính............................ 24
2.6. Tái sử dụng vật liệu.............................................................................................. 25
2.6.1. Hấp phụ tím tinh thể trên đá ong biến tính ....................................................... 25
2.6.2. Tái sử dụng vật liệu lần thứ nhất ...................................................................... 25
2.6.3. Tái sử dụng vật liệu lần thứ hai ........................................................................ 25
2.6.4. Tái sử dụng vật liệu lần thứ ba ......................................................................... 26
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................... 27
3.1. Xác định điều kiện tối ưu cho quá trình biến tính đá ong bằng PSS ................... 27
3.1.1. Xác định nồng độ của polime PSS bằng phương pháp UV-Vis ....................... 27
3.2. Xác định một số đặc trưng hóa lý của đá ong biến tính bằng PSS ...................... 40
3.2.1. Ảnh SEM của vật liệu ....................................................................................... 40
3.2.2. Thế zeta của vật liệu ......................................................................................... 41
3.2.3. Diện tích bề mặt riêng của đá ong tự nhiên, đá ong biến tính bằng PSS và
đá ong biến tính sau hấp phụ MB ............................................................................... 43
3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ xanh metylen và tím tinh thể trên đá ong biến tính ........ 44
3.3.1. Điều kiện xác định xanh metylen và tím tinh thể bằng phương pháp UV-Vis ....... 44
3.3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ xanh metylen, tím
tinh thể trên đá ong biến tính ...................................................................................... 47
3.4. Động học quá trình hấp phụ tím tinh thể của đá ong biến tính............................ 64
3.5. Tái sử dụng vật liệu.............................................................................................. 66
KẾT LUẬN ................................................................................................................ 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 69
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
PHỤ LỤC
DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
CV : Tím tinh thể
ĐOBT : Đá ong biến tính
ĐOTN : Đá ong tự nhiên
IR : Infrared Spectroscopy
MB : Xanh metylen
ppm : Part per million
PSS : Poly Styrene Sulfonate
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
UV - Vis : Ultraviolet - Visible
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
VLHP : Vật liệu hấp phụ
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Các hóa chất cần dùng trong thực nghiệm .............................................. 16
Bảng 3.1. Độ hấp thụ quang của dung dịch PSS ở các nồng độ khác nhau tại
bước sóng 224,4 nm ................................................................................. 28
Bảng 3.2. Độ hấp thụ quang của dung dịch PSS ở các nồng độ khác nhau tại
bước sóng 261,4 nm ................................................................................. 29
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên ........ 30
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của lực ion tới khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên ........ 32
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu tới khả năng hấp phụ PSS
trên đá ong tự nhiên .................................................................................. 34
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc tới khả năng hấp phụ PSS trên đá
ong tự nhiên .............................................................................................. 36
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ PSS tới dung lượng hấp phụ PSS trên đá ong
tự nhiên ..................................................................................................... 38
Bảng 3.8. Khảo sát pH tối ưu cho phép đo xanh metylen ........................................ 44
Bảng 3.9. Khảo sát pH tối ưu cho phép đo tím tinh thể ............................................ 45
Bảng 3.10. Độ hấp thụ quang của dung dịch xanh metylen ở các nồng độ khác
nhau tại bước sóng 663 nm ....................................................................... 46
Bảng 3.11. Độ hấp thụ quang của dung dịch tím tinh thể ở các nồng độ khác
nhau tại bước sóng 590 nm ....................................................................... 47
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ
xanh metylen ........................................................................................... 48
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ tím
tinh thể ...................................................................................................... 49
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ xanh metylen ......................... 51
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ tím tinh thể ............................ 52
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ xanh metylen ............... 54
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ tím tinh thể .................. 55
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của lực ion đến khả năng hấp phụ xanh metylen .................. 57
Bảng 3.19. Ảnh hưởng của lực ion đến khả năng hấp phụ tím tinh thể...................... 58
Bảng 2.20. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ xanh metylen .......... 60
Bảng 2.21. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ Tím tinh thể ............ 61
Bảng 2.22. Các mô hình hấp phụ CV, MB của đá ong tự nhiên và đá ong biến tính........ 63
Bảng 3.23. Số liệu khảo sát động học hấp phụ CV của đá ong biến tính (“-“:
không xác định) ........................................................................................ 64
Bảng 3.24. Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với CV ............................... 65
Bảng 3.25. Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với CV ............................... 66
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Bảng 3.26. Kết quả khảo sát quá trình tái sử dụng vật liệu ........................................ 66
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của xanh metylen .......................................................... 5
Hình 1.2. Công thức cấu tạo cation MB+ ................................................................... 6
Hình 1.3. Dạng oxy hóa và dạng khử của xanh metylen ............................................ 6
Hình 1.4. Công thức cấu tạo của tím tinh thể ............................................................. 7
Hình 1.5. Công thức cấu tạo của PSS ......................................................................... 8
Hình 1.6. Đường hấp phụ đẳng nhiệt ....................................................................... 10
Hình 1.7. Sự phụ thuộc Langmuir Ccb/q vào Ccb ...................................................... 10
Hình 1.8. Đồ thị sự phụ thuộc của lg(qe - qt) vào t ................................................... 12
Hình 3.1. Phổ PSS trong khoảng bước sóng 200 - 400 nm ...................................... 27
Hình 3.2. Đường chuẩn xác định PSS bằng phương pháp UV - Vis tại bước
sóng 224,4 nm........................................................................................... 28
Hình 3.3. Đường chuẩn xác định PSS bằng phương pháp UV - Vis tại bước
sóng 261,4 nm........................................................................................... 29
Hình 3.4. Sự ảnh hưởng của pH tới dung lượng hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên. ..... 31
Hình 3.5. Sự ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl tới dung lượng hấp phụ PSS
trên đá ong tự nhiên .................................................................................. 33
Hình 3.6. Sự ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu tới khả năng hấp phụ PSS
trên đá ong tự nhiên .................................................................................. 35
Hình 3.7. Sự ảnh hưởng của thời gian tới dung lượng hấp phụ PSS trên đá ong
tự nhiên ..................................................................................................... 37
Hình 3.8. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir ....................................................... 39
Hình 3.9. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb ................................................................. 39
Hình 3.10. Ảnh SEM của đá ong tự nhiên ................................................................. 40
Hình 3.11. Ảnh SEM của đá ong biến tính bằng PSS ................................................ 40
Hình 3.12. Thế zeta của đá ong tự nhiên .................................................................... 41
Hình 3.13. Thế zeta của ĐOBT bằng PSS .................................................................. 41
Hình 3.14. Thế zeta của ĐOBT sau hấp phụ CV ....................................................... 42
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 3.15. Thế zeta của ĐOBT sau hấp phụ MB ....................................................... 42
Hình 3.16. Xanh metylen và tím tinh thể trong khoảng bước sóng 400 - 800 nm ..... 44
Hình 3.17. Ảnh hưởng của pH đến phép xác định xanh metylen bằng UV - Vis ...... 45
Hình 3.18. Ảnh hưởng của pH tối ưu cho phép đo tím tinh thể ................................. 45
Hình 3.19. Đường chuẩn xác định xanh metylen bằng phương pháp UV-Vis tại
bước sóng 663nm. .................................................................................... 46
Hình 3.20. Đường chuẩn xác định tím tinh thể bằng phương pháp UV-Vis tại
bước sóng 590 nm .................................................................................... 47
Hình 3.21. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ xanh
metylen ..................................................................................................... 50
Hình 3.22. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ tím
tinh thể ...................................................................................................... 50
Hình 3.23. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ MB của vật liệu ..................... 53
Hình 3.24. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ CV của vật liệu ..................... 53
Hình 3.25. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ MB của vật liệu .... 56
Hình 3.26. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ CV của vật liệu ...... 56
Hình 3.27. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến khả năng hấp phụ MB của
vật liệu. ..................................................................................................... 59
Hình 3.28. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến khả năng hấp phụ CV của
vật liệu...................................................................................................... 59
Hình 3.29. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của các VLHP đối với MB........... 62
Hình 3.30. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của các VLHP đối với MB. .................... 62
Hình 3.31. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của các VLHP đối với CV ........... 62
Hình 3.32. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của các VLHP đối với CV ...................... 62
Hình 3.33. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlick của VLHP đối với CV ................ 62
Hình 3.34. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlick của VLHP đối với MB ............... 62
Hình 3.35. Đồ thị biểu diễn phương trình động học bậc 1 đối với tím tinh thể ......... 65
Hình 3.36. Đồ thị biểu diễn phương trình động học bậc 2 đối với CV ...................... 65
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 3.37. Đồ thị khảo sát khả năng tái sử dụng ĐOBT ............................................ 67
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, phát triển kinh tế gắn với bảo vệ môi trường là chủ
đề tập trung sự quan tâm của nhiều nước trên thế giới. Một trong những vấn đề đặt ra
cho các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam là cải thiện môi trường ô nhiễm
từ các chất độc hại do nền công nghiệp tạo ra. Điển hình như các ngành công nghiệp
cao su, hóa chất, công nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật…đặc biệt là ngành
dệt nhuộm đang phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, bên cạnh sự chuyển biến tích cực về
kinh tế là những tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái do các khu công nghiệp
gây ra. Nước thải của phần lớn nhà máy, các khu chế xuất…chưa được xử lí hoặc xử
lí chưa triệt để là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường nước.
Thuốc nhuộm được sử dụng trong các ngành dệt may, cao su, giấy, mỹ phẩm…
Do tính tan cao, các thuốc nhuộm là các tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước và hậu quả là
tác động xấu đến con người và các sinh vật sống. Khi thải vào nguồn nước như sông,
kênh rạch, các chất màu hữu cơ tạo màng nổi trên bề mặt, ngăn cản sự khuếch tán của
oxi, cũng như ánh sáng vào nước, gây nguy hại cho các loài thủy sinh. Do đó, việc tìm ra
phương pháp loại bỏ chúng ra khỏi môi trường nước có ý nghĩa hết sức to lớn.
Cho đến nay, đã có rất nhiều phương pháp xử lí nước thải nhằm loại bỏ các chất
màu ra khỏi nguồn nước. Trong số các phương pháp đó, phương pháp hấp phụ là một
trong những phương pháp được sử dụng phổ biến do có nhiều ưu điểm như vật liệu
chế tạo chất hấp phụ tương đối phong phú, chi phí thấp (nhất là các vật liệu có nguồn
gốc tự nhiên); quá trình xử lí đơn giản và không gây độc hại đến môi trường.
Đá ong là nguồn khoáng liệu rất phổ biến ở Việt Nam và có đặc tính hấp phụ.
Cho đến nay, việc nghiên cứu khả năng hấp phụ các chất màu hữu cơ của đá ong biến
tính bằng polime hoặc chất hoạt động bề mặt còn chưa đầy đủ. Trên cơ sở đó chúng
tôi chọn đề tài:
"Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số thuốc nhuộm trên đá ong biến tính" .
Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu các nội dung sau:
1. Nghiên cứu điều kiện tối ưu hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên (Điều kiện tối ưu để
biến tính đá ong thành vật liệu hấp phụ bằng polime PSS).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
2. Xác định một số đặc trưng hóa lí của vật liệu.
3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ xanh
metylen, tím tinh thể trong môi trường nước của đá ong tự nhiên và đá ong biến tính
theo phương pháp tĩnh.
4. Nghiên cứu động học hấp phụ tím tinh thể trên đá ong biến tính.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
5. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu.
NỘI DUNG
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Nước thải dệt nhuộm
1.1.1. Khái quát về 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 có chứa các nối đôi liên hợp với hệ
điện tử π không cố định như: > C = C <, > C = N -, - N = N -, - NO2. Nhóm trợ màu
là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử như: - NH2, - COOH, - SO3H, - OH …đóng
vai trò tăng cường màu bằng cách dịch chuyển năng lượng của hệ điện tử [8].
1.1.2. Phân loại thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hóa học, màu sắc, phạm vi
sử dụng. Tùy thuộc vào cấu tạo, tính chất và pham vi sử dụng, thuốc nhuộm được
phân chia thành các loại khác nhau. Có 2 cách phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất.
1.1.2.1. Phân loại theo cấu trúc hóa học
Theo các này thuốc nhuộm được chia thành 20-30 họ thuốc nhuộm khác nhau.
Các họ chính là:
* Thuốc nhuộm azo: nhóm mang màu là nhóm azo (-N=N-), phân tử thuốc
nhuộm có một (monoazo) hay nhiều nhóm azo (diazo, triazo, polyazo). Thuốc nhuộm
azo có khả năng nhuộm màu cao (gấp đôi khả năng nhuộm màu của thuốc nhuộm
antraquinon), được sản xuất đơn giản từ các nguyên liệu rẻ tiền và dễ kiếm nên giá
thành thấp. Đây là sản phẩm nhuộm có màu sắc tươi sáng và là họ thuốc nhuộm quan
trọng nhất cũng như có số lượng lớn nhất, chiếm khoảng 60-70% số lượng các thuốc
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
nhuộm tổng hợp.
* Thuốc nhuộm antraquinon: trong phân tử thuốc nhuộm có chứa một hay
nhiều nhóm antraquinon hoặc các dẫn xuất của nó:
Họ thuốc nuộm này chiếm đến 15% số lượng thuốc nhuộm tổng hợp.
* Thuốc nhuộm triaryl metan: triaryl metan là dẫn xuất của metan mà trong đó
nguyên tử cacbon trung tâm sẽ tham gia liên kết vào mạch liên kết của hệ mang màu:
Họ thuốc nhuộm này phổ biến thứ 3, chiếm 3% tổng số lượng thuốc nhuộm.
* Thuốc nhuộm phtaloxianin: Đặc điểm chung của họ thuốc nhuộm này là
những nguyên tử H trong nhóm amin dễ bị thay thế bởi các ion kim loại còn các
nguyên tử N khác thì tham gia tạo phức với kim loại làm màu sắc của thuốc nhuộm
thay đổi. Họ thuốc nhuộm này có độ bền màu với ánh sáng rất cao, chiếm khoảng 2%
tổng số lượng thuốc nhuộm.
Ngoài ra còn các họ thuốc nhuộm khác ít phổ biến, ít quan trọng hơn như:
thuốc nhuộm nitrozo, nitro, polymetyl, arylamin, azometyn, thuốc nhuộm lưu huỳnh.
1.1.2.2. Phân loại theo đặc tính áp dụng
* Thuốc nhuộm hoàn nguyên: Được dùng chủ yếu để nhuộm chỉ, vải, sợi
bông, lụa visco. Thuốc nhuộm hoàn nguyên phần lớn dựa trên hai họ màu indigoit và
antraquinon. Các thuốc nhuộm hoàn nguyên thường không tan trong nước, kiềm nên
thường phải sử dụng các chất khử để chuyển về dạng tan được (thường là dung dịch
NaOH + Na2S2O3 ở 50 - 600C). Ở dạng tan được này, thuốc nhuộm hoàn nguyên
khuyếch tán vào xơ.
* Thuốc nhuộm lưu hóa: chứa nhóm đisunfua đặc trưng có thể chuyển về dạng
tan qua quá trình khử. Giống như thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm lưu hóa
dùng để nhuộm vật liệu xenlulo qua 3 gia đoạn: hòa tan, hấp phụ vào xơ sợi và oxi
hóa trở lại.
* Thuốc nhuộm trực tiếp: là thuốc nhuộm anion có khả năng bắt màu trực tiếp
vào xơ sợi xenlulo và dạng tổng quát là Ar-SO3Na. Khi hòa tan trong nước nó phân li
về dạng anion thuốc nhuộm và bắt màu vào sợi. Trong mỗi màu thuốc nhuộm trực
tiếp có ít nhất 70% cấu trúc azo, còn tính trong tổng số thuốc nhuộm trực tiếp thì có
tới 92% thuộc lớp azo.
* Thuốc nhuộm phân tán: Là những chất màu không tan trong nước do
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
không chứa các nhóm như SO3Na, -COONa. Phân bố đều trong nước dạng dung dịch
huyền phù, thường được dùng nhuộm xơ kị nước như xơ axetat, polyamit, polyeste,
polyacrilonitrin. Phân tử thuốc nhuộm có cấu tạo từ gốc azo (- N = N -) và
antraquinon có chứa nhóm amin tự do hoặc đã bị thay thế (- NH2, - NHR, - NR2, -
NH - CH2 - OH) nên thuốc nhuộm dễ dàng phân tán vào nước. Mức độ gắn màu của
thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao (90 - 95%) nên nước thải không chứa nhiều thuốc
nhuộm và mang tính axit.
* Thuốc nhuộm bazo - cation: Các thuốc nhuộm bazo dễ tan trong nước cho
các cation mang màu được dùng để nhuộm tơ tằm, hầu hết chúng là các muối clorua,
oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ.
- + Na+, anion mang màu thuốc
* Thuốc nhuộm axit: được tạo thành từ axit mạnh và bazo mạnh nên chúng
tan trong nước phân ly thành ion: Ar-SO3Na → Ar-SO3
nhuộm tạo liên kết ion với tâm tích điện dương của vật liệu. Thuốc nhuộm axit có khả
năng tự nhuộm màu xơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit) trong môi trường axit.
* Thuốc nhuộm hoạt tính: Là thuốc nhuộm anion tan, có khả năng phản ứng
với xơ sợi trong những điều kiện áp dụng tạo thành liên kết cộng hóa trị với xơ sợi.
Trong cấu tạo của thuốc nhuộm hoạt tính có một hay nhiều nhóm hoạt tính khác
nhau, quan trọng nhất là các nhóm: vinylsunfon, halotriazin và halopirimidin. Đây là
loại thuốc nhuộm duy nhất có liên kết cộng hóa trị với xơ sợi tạo độ bền màu giặt và
độ bền màu ướt rất cao nên thuốc nhuộm hoạt tính là một trong những thuốc nhuộm
được phát triển mạnh mẽ nhất trong thời gian qua đồng thời là thuốc nhuộm quan
trọng nhất để nhuộm vải sợi bông và thành phần bông trong vải sợi pha.
1.2. Giới thiệu chung về xanh metylen, tím tinh thể
1.2.1. Xanh metylen (MB)
Xanh metylen là một hợp chất thơm dị vòng, có một số tên gọi khác như là
tetramethylthionine chlorhydrate, methylene blue, methylthioninium chloride,
glutylene, có CTPT là: C16H18N3SCl.
Công thức cấu tạo của xanh metylen như sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của xanh metylen
Xanh metylen có phân tử gam là 319,85 g/mol. Nhiệt độ nóng chảy là: 100 -
110°C. Khi tồn tại dưới dạng ngậm nước (C16H18N3SCl.H2O) trong điều kiện tự
nhiên, khối lượng phân tử của xanh metylen là 337,85 g/mol [10].
Xanh metylen là một chất màu thuộc họ thiôzin, phân ly dưới dạng cation
MB+ là C16H18N3S+:
Hình 1.2. Công thức cấu tạo cation MB+
Xanh metylen có thể bị oxy hóa hoặc bị khử và mỗi phân tử bị oxy hóa và bị
khử khoảng 100 lần/giây. Quá trình này làm tăng tiêu thụ oxy của tế bào.
Hình 1.3. Dạng oxy hóa và dạng khử của xanh metylen
Xanh metylen là một loại thuốc nhuộm bazơ cation, là hóa chất được sử
dụng rộng rãi trong các ngành nhuộm vải, nilon, da, gỗ; sản xuất mực in. Trong thủy
sản, xanh metylen được sử dụng vào giữa thế kỷ 19 trong việc điều trị các bệnh về vi
khuẩn, nấm và ký sinh trùng.
Ngoài ra xanh metylen cũng được cho là hiệu quả trong việc chữa bệnh máu
nâu do Met-hemoglobin quá nhiều trong máu. Xanh metylen khó phân hủy khi thải ra
ngoài môi trường, nó có thể gây tổn thương vĩnh viễn cho đôi mắt của con người,
động vât cũng như thủy sản. Xanh metylen cũng có thể gây ra kích ứng đường tiêu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
hóa với các triệu chứng buồn nôn, tiêu chảy và gây kích ứng da khi tiếp xúc với nó.
1.2.2. Tím tinh thể (CV)
Tím tinh thể hay tím gentian (còn gọi là Metyl Violet 10B, hexamethyl
pararosaniline chloride hoặc pyoctanin là thuốc nhuộm triaryl metan [21].
Công thức phân tử: C25N3H30Cl
Công thức cấu tạo:
Hình 1.4. Công thức cấu tạo của tím tinh thể
Khối lượng phân tử : 407,979 g/mol.
Tên quốc tế: Tris(4-(dimethylamino)phenyl)methylium chloride
Tím tinh thể 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. Tím tinh thể có tính kháng khuẩn, kháng
nấm và kháng giun sán [19]. Đây là đặc tính được sử dụng trong y học, đặc biệt trong
nha khoa, nó được gọi là "pyoctanin" (hay "pyoctanine") [21] Tím tinh thể không
được dùng làm thuốc nhuộm vải mà nó được dùng làm thuốc nhuộm giấy, nhuộm gỗ
và làm một thành phần của mực xanh đậm và mực đen trong ngành in, bút bi [22]. Nó
cũng được dùng để tạo màu cho phân bón, chất chống đóng băng, áo da.
1.3. Giới thiệu về PSS
Poly styrene sulfonate là polyme có nguồn gốc từ polystyrene bằng cách bổ
sung các nhóm chức sulfonate. Chúng được sử dụng rộng rãi như các loại nhựa trao
đổi ion để loại bỏ các ion như kali , canxi và natri khỏi các dung dịch trong các ứng
dụng kỹ thuật hoặc y tế. Ngoài ứng dụng trên, PSS cũng như một số chất hoạt động
bề mặt như SDS, CTAB… được sử dụng để biến tính các vật liệu có nguồn gốc tự
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
nhiên thành chất hấp phụ các chất độc hại trong môi trường nước [4, 31]. PSS là một
polyme bền, sự phân li các monome và cấu trúc của nó không phụ thuộc vào pH và
nồng độ NaCl trong dung dịch, PSS là một polime mang điện tích âm, do vậy chúng
tôi sử dụng PSS làm tác nhân biến tính đá ong tự nhiên thành chất hấp phụ các chất
màu hữu cơ dạng cation như xanh metylen, tím tinh thể. Công thức cấu tạo của PSS
được trình bày trong hình 1.5.
Hình 1.5. Công thức cấu tạo của PSS
1.4. Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ là một trong những phương pháp xử lý nước thải có các
đặc tính ưu việt hơn hẳn và đang được chú ý nhiều trong thời gian gần đây. Vật liệu
hấp phụ có thể chế tạo từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên và các phụ phẩm nông,
công nghiệp sẵn có và dễ kiếm, quy trình xử lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi
hỏi thiết bị phức tạp, chi phí thấp. Đặc biệt, các vật liệu hấp phụ này có độ bền khá
cao, có thể tái sử dụng nhiều lần nên giá thành thấp, hiệu quả cao và quá trình xử lý
không đưa thêm vào môi trường những tác nhân độc hại [2, 7].
1.4.1. Dung lượng hấp phụ cân bằng và hiệu suất hấp phụ
1.4.1.1. 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:
(1.5)
Trong đó:
q: dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g).
V: Thể tích dụng d ịch chất bị hấp phụ (L).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
m: khối lượng chất hấp phụ (g).
C0: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L).
Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L).
1.4.1.2. 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:
(1.6)
1.4.2. Các mô hình cơ bản của quá trình 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 dịch 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 các chất hấp phụ là chất rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng thì đường đẳng nhiệt
hấp phụ được mô tả qua các đường đẳng nhiệt như: đường đẳng nhiệt hấp phụ Henry,
đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich, đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir.
1.4.2.1. Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir
(1.10)
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dạng:
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.
: Nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L). Ccb
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 hòa.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Phương trình Langmuir có thể biểu diễn dưới dạng phương trình đường thẳng:
(1.11)
Thông qua đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb sẽ xác định các hằng số
b và qmax trong phương trình (hình 1.2).
Ccb/q
qmax
tan N
O O Ccb Ccb
Hình 1.6. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Hình 1.7. Sự phụ thuộc
Langmuir Ccb/q vào Ccb
Ở đây :
Phương trình Langmuir được đặc trưng bằng tham số RL
(1.12)
Khi 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.
1.4.2.2. Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich
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:
(1.8)
Hoặc dạng phương trình đường thẳng:
lgq = lgk + (1.9) lgCcb
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Trong đó:
q : Dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g).
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.
: Nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L). Ccb
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.
1.4.3. 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.
- 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.
Tốc độ của một quá trình hấp phụ được xác định bởi sự thay đổi nồng độ của
chất bị hấp phụ theo thời gian. Một vài mô hình động học hấp phụ đã được đưa ra để
giải thích cơ chế hấp phụ.
1.4.3.1. Mô hình giả động học hấp phụ bậc 1
Theo 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.
(1.13)
Trong đó:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
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).
Áp dụng điều kiện biên tại thời điểm t = 0 và qt = 0, phương trình (1.11) trở thành:
(1.14)
và :
(1.15)
Phương trình (1.15) có thể chuyển về dạng tuyến tính bậc nhất :
(1.16) lg (qe - qt) = lgqe - k1t/2,303
Từ (1.16) ta xác định được qe và hằng số k1.
tgα = -k1/2,303; OM = lg qe
Phương trình (1.16) được gọi là phương trình giả động học bậc 1. Trong suốt 4
thập kỉ tiếp theo cho đến nay, phương trình động học này đã được áp dụng phổ biến
cho việc nghiên cứu động học hấp phụ với các chất ô nhiễm trong môi trường nước.
Hình 1.8. Đồ thị sự phụ thuộc của lg(qe - qt) vào t
1.4.3.2. Mô hình giả động học hấp phụ bậc 2
Theo mô hình, tốc độ của quá trình hấp phụ phụ thuộc bậc hai vào dung lượng
của chất hấp phụ theo phương trình:
(1.17)
Trong đó:
k2: hằng số tốc độ phản ứng theo mô hình giả động học bậc 2 (g/mg.thời gian).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
qe, qt: dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng và thời điểm t (mg/g).
Áp dụng điều kiện biên cho bài toán tại t = 0 và qt = 0, phương trình (1.17) có
thể viết dưới dạng:
(1.18)
hoặc: (1.19)
hoặc dạng tuyến tính: (1.20)
Đặt h = k2qe2 phản ánh tốc độ hấp phụ ban đầu khi qt/t tiến dần đến 0, phương
trình (1.19) và (1.20) trở thành:
(1.21)
(1.22)
Từ đồ thị sự phụ thuộc của t/qt vào t, ta xác định được qe và k2.
1.5. Tổng quan tình hình nghiên cứu
Tác giả Trương Thị Hoa đã nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh metylen, tím
tinh thể của đá ong biến tính bằng SDS. Kết quả nghiên cứu cho thấy dung lượng hấp
phụ xanh metylen là 25,51 mg/g, tím tinh thể là 60,24 mg/g (đối với CV trong môi
trường NaCl 1mM); 59,17 mg/g (đối với CV trong môi trường NaCl 10mM); 58,48
mg/g (đối với CV trong môi trường NaCl 50mM) [4].
Tác giả Phạm Tiến Đức và cộng sự đã nghiên cứu sự hấp phụ Cu2+ trên đá ong
biến tính bằng chất hoạt động bề mặt SDS. Các tác giả đã nghiên cứu các đặc trưng
hóa lý của vật liệu bằng phương pháp XRD – FT – IR. Các thông số tối ưu cho quá
trình hấp phụ Cu2+ trên SML đã được nghiên cứu, đó là: pH 6, thời gian đạt cân bằng
hấp phụ 90 phút, tỉ lệ khối lượng vật liệu là 5 mg/mL và lực ion là 10 mM NaCl.
Dung lượng hấp phụ Cu2+ trên SML đạt 185mg/g [32].
Tác giả Ngô Thị Mai Việt và cộng sự đã nghiên cứu khả năng hấp phụ amoni,
Mn(II) trên đá ong biến tính bằng chất hoạt động bề mặt SDS. Các điều kiện tối ưu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
cho quá trình hấp phụ amoni, Mn(II) trên vật liệu đã được nghiên cứu. Đó là: pH 5;
thời gian 180 (đối với amoni), 120 phút (đối với Mn(II)); tỉ lệ khối lượng vật liệu là
1,0 g/L đối với amoni, 2,0 g/L đối với Mn(II). Dung lượng hấp phụ amoni, Mn(II)
cực đại trên vật liệu tính theo mô hình Langmuir ở nhiệt độ phòng lần lượt là: 69,49
mg/g và 39,06 mg/g. Sự có mặt của các cation Ca(II), Mg(II), Pb(II), Zn(II) làm giảm
khẩ năng hấp phụ amoni và Mn(II) của vật liệu [12]. Tiếp theo nghiên cứu này, các
tác giả đã nghiên cứu khả năng tách loại amoni, Mn(II) trong nước sử dụng cột đá
ong biến tính bằng chất hoạt động bề mặt SDS. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, dung
lượng hấp phụ amoni và Mn(II) trên cột hấp phụ phụ thuộc vào tốc độ dòng. Hiệu
suất rửa giải đạt khoảng 98% khi sử dụng dung dịch rửa giải là HCl 0,02M (đối với
amoni) và EDTA 0,05M (đối với Mn(II)). Hệ số làm giàu đạt 26 lần đối với amoni và
22 lần đối với Mn(II). Sau 3 lần tái sử dụng, hiệu suất hấp phụ amoni vẫn đạt trên
93%; hiệu suất hấp phụ Mn(II) đạt trên 80% [13].
Cũng theo hướng nghiên cứu này, tác giả Phạm Thu Thảo và Phạm Tiến Đức
đã nghiên cứu khả năng hấp phụ Rhodamin B trên đá ong biến tính bằng SDS. Các
điều kiện tối ưu cho quá trình hấp phụ Rhodamin B trên vật liệu đã được nghiên cứu.
Đó là: pH 4; lực ion 0,1 mM NaCl; tỉ lệ khối lượng vật liệu là 10,0 g/L. Dung lượng
hấp phụ Rhodamin B cực đại trên vật liệu tính theo mô hình Langmuir ở nhiệt độ
phòng đạt 18 mg/g [26].
Một loại vật liệu tự nhiên khác là bentonit cũng được tác giả Shuang xing Zha
và cộng sự sử dụng làm nguyên liệu đầu để nghiên cứu khả năng hấp phụ amoxicilin.
Trong nghiên cứu này, bentonit được biến tính bằng tác nhân hexadecyl trimethyl
ammonium (HTMA). Các đặc trưng hóa lý của vật liệu được nghiên cứu bằng các
phương pháp SEM, SSA, XRD, FTIR. Dung lượng hấp phụ amoxicilin trên vật liệu
tính theo mô hình Langmuir ở 200 C đạt 26.18 mg/g. Sự hấp phụ amoxicilin trên vật
liệu tuân theo phương trình động học bậc 2 biểu kiến hằng số tốc độ là 0,0187 g/mg ở
200 C. Các nghiên cứu về nhiệt động lực học cho thấy, sự hấp phụ amoxicilin trên vật
liệu là quá trình hấp phụ vật lí, thu nhiệt và không tự xảy ra (ΔH0 = 2,28 kJ/mol; ΔG0
= 2,83 kJ/mol). Hiệu suất xử lí amoxicilin trong mẫu nước thải đạt trên 81% khi nồng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
độ của amoxicilin nhỏ hơn 19 mg/L [29].
Ngoài sử dụng các chất hoạt động bề mặt như SDS hay HTMA làm tác nhân
biến tính vật liệu có nguồn gốc tự nhiên như đá ong, bentonit các nhà nghiên cứu còn
sử dụng các tác nhân này để biến tính nhôm oxit hoặc nhôm oxit nano, sau đó sử
dụng các vật liệu đã được biến tính để xử lý các chất ô nhiễm trong môi trường nước.
Theo hướng nghiên cứu này, tác giả Trần Thị Thủy, Lê Vân Anh và Phạm Tiến Đức
đã nghiên cứu khả năng hấp phụ kháng sinh oxytetracylin trong môi trường nước của
vật liệu nhôm oxit biến tính bằng SDS. Các điều kiện tối ưu cho quá trình hấp phụ
kháng sinh oxytetracylin trên vật liệu đã được nghiên cứu. Đó là: pH 4; thời gian đạt
cân bằng hấp phụ 180 phút; tỉ lệ khối lượng vật liệu là 50,0 g/L. Với điều kiện tối ưu
này, hiệu suất hấp phụ oxytetracylin trên vật liệu đạt trên 97% [33].
Tác giả Chu Thi Minh Phuong và cộng sự đã nghiên cứu khả năng hấp phụ
Rhodamin B trên nhôm oxit anno biến tính bằng SDS. Các đặc tính của vật liệu đã
được nghiên cứu bằng phương pháp TEM, BET, XRD, FTIR. Các điều kiện tối ưu
cho quá trình hấp phụ Rhodamin B trên vật liệu đã được nghiên cứu. Đó là: pH 4;
thời gian 120 phút; tỉ lệ khối lượng vật liệu là 5,0 g/L. Hiệu suất hấp phụ Rhodamin B
đạt 100% với dung lượng hấp phụ là 165,0 mg/g. Sau 4 lần sử dụng, hiệu suất hấp
phụ Rhodamin B vẫn đạt trên 86% [31].
Asok Adak và các cộng sự đã tiến hành biến tính nhôm bằng chất hoạt động bề
mặt để loại bỏ tím tinh thể ra khỏi môi trường nước bằng cột hấp phụ với đường kính
2cm, chiều dài 55cm. Vật liệu được nhồi với chiều dày khác nhau 10cm, 20cm và
30cm, tốc độ dòng là 8,5mL/phút. Nồng độ tím tinh thể ban đầu khoảng 200mg/L, họ
đã xác định được hiệu suất loại bỏ tím tinh thể ra khỏi môi trường nước qua 3 cột có
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
chiều dày vật liệu khác nhau như trên lần lượt là 92,4; 97,6 và 96,65% [17].
Chương 2. THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị máy móc
2.1.1. Hóa chất
Các hóa chất được dùng trong quá trình làm thực nghiệm được trình bày trong
bảng sau
Bảng 2.1. Các hóa chất cần dùng trong thực nghiệm
Tên hóa chất Công thức Độ tinh khiết
Xanh metylen 98,5% C16H18N3SCl.H2O
Tím tinh thể ≥ 99% C14H14N3O3Sna
Poly styrenesulfonate (PSS) ≥ 98% (CH2-CH-C6H4-SO3Na)n
Natri hidroxit NaOH ≥ 96%
Axit clohidric HCl ≥ 96%
Natri clorua NaCl ≥ 95%
Sắt (III) nitrat ≥ 98,5% Fe(NO3)3.9H2O
Nhôm nitrat ≥ 99% Al(NO3)3.9H2O
Kẽm nitrat ≥ 99% Zn(NO3)2.6H2O
Magie nitrat ≥ 99% Mg(NO3)2.6H2O
Chì nitrat ≥ 99% Pb(NO3)2
Canxi nitrat ≥ 99% Ca(NO3)2.4H2O
Các dung dịch hóa chất đều được chuẩn bị bằng nước cất 2 lần.
2.1.2. Dụng cụ
- Các dụng cụ lấy mẫu và bảo quản mẫu làm bằng nhựa Polietilen
- Bình định mức với thể tích khác nhau: 5mL, 25mL, 50mL, 250mL, 500mL,
1000mL.
- Bình tam giác với thể tích khác nhau: 50mL, 100mL, 200mL.
- Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt với thể tích khác nhau: 25mL, 50mL, 100mL, 500mL,
1000mL
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
- Pipet các loại: 1mL, 2mL, 5mL, 10mL, 20mL, 25mL, 50mL.
- Giấy lọc, giấy pH
Tất cả các dụng cụ thủy tinh đều phải được rửa sạch và tráng bằng nước cất, sấy
khô trước khi sử dụng (ngoại trừ các dụng cụ đo thể tích).
2.1.3. Thiết bị máy móc
- Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV 1700 (Shimadzu - Nhật Bản).
- Cân điện tử 4 số Presisa XT 120A- Switland.
- Máy đo pH 2 số Presisa 900 (Thuỵ Sĩ).
- Tủ sấy Jeitech (Hàn Quốc).
- Máy lắc H4Y (Trung Quốc).
- Máy li tâm
2.2. Xác định điều kiện tối ưu cho quá trình biến tính đá ong bằng PSS
2.2.1. Khảo sát khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên
Dung dịch PSS 50 ppm được sử dụng để quét phổ UV trong khoảng 200 –
400 nm. Thiết bị được sử dụng là máy quang phổ hấp thụ phân tử UV 1700
2.2.1.1. Lựa chọn bước sóng
(Shimadzu - Nhật Bản) tại phòng Nghiên cứu Khoa học của khoa Hóa học – Trường
ĐHSPTN.
2.2.1.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH
Để khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự
nhiên, được chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL, sau đó cho vào các bình
0,25g đá ong tự nhiên.
- Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch PSS có nồng độ lần lượt là: 102,31
ppm (lần 1); 102,54 ppm (lần 2); 103,23 ppm (lần 3) trong nền dung dịch NaCl có
nồng độ 10 mM, thời gian lắc 150 phút, dùng dung dịch NaOH và dung dịch HCl để
điều chỉnh pH của dung dịch thay đổi từ 3 đến 10.
- Lắc các dung dịch ở nhiệt độ phòng bằng máy lắc với tốc độ 150 vòng/phút.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
- Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của PSS trong dung dịch trước và
sau khi hấp phụ.
2.2.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl
Để khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự
nhiên, được chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL, sau đó cho vào các bình
0,25g đá ong tự nhiên.
- Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch PSS có nồng độ lần lượt là:
101,77 ppm (lần 1); 102,00 ppm (lần 2); 100,31 ppm (lần 3), pH 4, thời gian lắc
150 phút, dung dịch NaCl có nồng độ thay đổi từ 0 đến 200 mM
- Lắc các dung dịch ở nhiệt độ phòng bằng máy lắc với tốc độ 150
vòng/phút. - Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của PSS trong dung dịch trước và
sau khi hấp phụ.
2.2.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu hấp phụ
Để khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự
nhiên, được chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL.
- Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch PSS có nồng độ lần lượt là: 102,08
ppm (lần 1); 101,23 ppm (lần 2); 102,54ppm (lần 3), dung dịch NaCl có nồng độ 50 mM,
pH 4, thời gian lắc 150 phút, khối lượng vật liệu thay đổi từ 1 mg/mL đến 30 mg/mL.
- Lắc các dung dịch ở nhiệt độ phòng bằng máy lắc với tốc độ 150
vòng/phút. - Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của PSS trong dung dịch trước và
sau khi hấp phụ.
2.2.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc
Để khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự
nhiên, được chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL, sau đó cho vào các bình
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
0,25g đá ong tự nhiên.
- Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch PSS có nồng độ lần lượt là: 101,77
ppm (lần 1); 102,00 ppm (lần 2); 100,31 ppm (lần 3) dung dịch NaCl có nồng độ 50
mM, pH 4, thời gian lắc thay đổi từ 15 đến 240 phút.
- Lắc các dung dịch ở nhiệt độ phòng bằng máy lắc với tốc độ 150 vòng/phút.
- Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của PSS trong dung dịch trước và
sau khi hấp phụ.
2.2.1.6. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ PSS
Để khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự
nhiên, được chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL, sau đó cho vào các bình 0,25g
đá ong tự nhiên.
- Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch PSS có nồng độ lần lượt là: 20,62;
41,38; 59,08; 79,85; 101,23; 120,23; 139,31; 160,69 ppm (đối với lần 1); 20,15; 40,15;
59,38; 80,15; 99,92; 119,46; 138,15; 159,38 ppm (đối với lần 2); 20,92; 41,69; 60,15;
80,23; 100,08; 119,69; 138,31; 159,54 ppm (đối với lần 3); dung dịch NaCl có nồng độ
50 mM, pH 4, thời gian lắc 150 phút
- Lắc các dung dịch ở nhiệt độ phòng bằng máy lắc với tốc độ 150 vòng/phút.
- Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của PSS trong dung dịch trước và
sau khi hấp phụ.
2.3. Xác định một số đặc trưng hóa lý của vật liệu
2.3.1. Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)
Phương pháp kính hiển vi điện tử quét cho phép quan sát mẫu với độ phóng đại
rất lớn, từ hàng nghìn đến hàng chục nghìn lần và có độ phân giải khá cao (khoảng
vài nanomet). Ảnh SEM của vật liệu được đo trên máy Joel 6490 JED 2300 (Nhật
Bản) tại Khoa Hóa hóa học – Trường ĐHSP Hà Nội.
2.3.2. Thế zeta của vật liệu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Thế zeta được dùng để đánh giá sự thay đổi điện tích bề mặt của đá ong trước
và sau khi biến tính bằng PSS cũng như của vật liệu sau khi hấp phụ MB và CV.
Thiết bị được sử dụng là máy Zetasizer Nano ZS của hãng Malvern, Anh Quốc tại
trường ĐHKHTN – ĐHQGHN.
2.3.3. Diện tích bề mặt riêng của đá ong tự nhiên và đá ong biến tính bằng PSS
BET là một trong những phương pháp tốt nhất để đánh giá khả năng hấp phụ
của các vật liệu dựa vào diện tích bề mặt. Để xác định diện tích bề mặt của các vật
liệu theo phương pháp BET, người ta tiến hành hấp phụ và giải hấp N2 ở nhiệt độ cố
định khoảng 77 K. Diện tích bề mặt riêng của các vật liệu được đo trên máy Trista
3000 V6 tại Khoa Hóa học – Trường ĐHQG Hà Nội.
2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ xanh metylen và tím tinh thể trên đá ong biến tính
2.4.1. Điều kiện xác định xanh metylen và tím tinh thể bằng phương pháp UV-Vis
2.4.1.1. Bước sóng
Để lựa chọn bước sóng tối ưu cho phép xác định xanh metylen và tím tinh thể
bằng phương pháp UV-Vis, chúng tôi tiến hành quét phổ UV-Vis của dung dịch MB
và CV bằng máy quang phổ hấp thụ phân tử UV 1700 (Shimadzu - Nhật Bản).
2.4.1.2. Khảo sát pH
Để lựa chọn pH tối ưu cho phép đo xanh metylen và tím tinh thể bằng phương
pháp UV-Vis, chúng tôi tiến hành như sau: chuẩn bị các dung dịch xanh metylen, tím
tinh thể có nồng độ 5 ppm, pH của dung dịch thay đổi từ 2 đến 10. Tiến hành quét
phổ UV-Vis của dung dịch MB và CV bằng máy quang phổ hấp thụ phân tử UV 1700
(Shimadzu - Nhật Bản).
2.4.1.3. Xây dựng đường chuẩn
* Xanh metylen
Các dung dịch MB có các nồng độ lần lượt là: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ppm
được pha loãng từ dung dịch gốc 1000 ppm. Mỗi dung dịch được đo hấp thụ quang 3
lần ở bước sóng 663 nm.
* Tím tinh thể
Các dung dịch CV có các nồng độ lần lượt là: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ppm
được pha loãng từ dung dịch gốc 1000 ppm. Mỗi dung dịch được đo hấp thụ quang 3
lần ở bước sóng 590 nm.
2.4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ xanh metylen, tím
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
tinh thể trên đá ong biến tính
2.4.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu/ thể tích dung dịch chất màu
Để khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ
xanh metylen và tím tinh thể, chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL, sau đó cho vào các bình khối
lượng VLHP thay đổi từ 0,05; 0,1; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4g.
- Đối với xanh metylen: Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch có nồng độ
50,32mg/L trong nền là nước (đối với lần 1); 50,39mg/L trong nền là nước (đối với
lần 2); 50,12mg/L trong nền là nước (đối với lần 3) cho vào các bình tam giác đã
chuẩn bị sẵn (các nồng độ này đã được xác định lại bằng phương pháp UV-Vis).
- Đối với tím tinh thể: Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch có nồng độ
51,45mg/L (đối với lần 1); 51,64mg/L (đối với lần 2 và lần 3); 51,33mg/L (đối với
lần 3) trong nền là dung dịch NaCl 1mM cho vào các bình tam giác đã chuẩn bị sẵn
(các nồng độ này đã được xác định lại bằng phương pháp UV-Vis).
- Lắc các dung dịch ở nhiệt độ phòng bằng máy lắc với tốc độ 150 vòng/phút.
- Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc, pha chế
dung dịch để màu của dung dịch nằm trong đường chuẩn.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của xanh metylen và tím tinh thể
trong dung dịch trước và sau khi hấp phụ.
2.4.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH
Để khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ xanh metylen và tím
tinh thể, được chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL, sau đó cho vào các bình
0,25g VLHP.
- Đối với xanh metylen: Dùng pipet lấy chính xác 50 mL dung dịch có nồng độ
50,12 mg/L (đối với lần 1); 50,19 mg/L (đối với lần 2); 49,99 mg/L (đối với lần 3)
trong nền là nước rồi cho vào các bình tam giác đã chuẩn bị sẵn (các nồng độ này đã
được xác định lại bằng phương pháp UV-Vis), dung dung dịch NaOH và dung dịch
HCl để điều chỉnh pH của dung dịch thay đổi từ 2,0 8,0.
- Đối với tím tinh thể: Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch có nồng độ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
51,011 mg/L (đối với lần 1); 50,758 mg/L (đối với lần 2); 51,263 mg/L (đối với lần
3) trong nền là nước rồi cho vào các bình tam giác đã chuẩn bị sẵn (các nồng độ này
đã được xác định lại bằng phương pháp UV-Vis), dung dung dịch NaOH và dung
dịch HCl để điều chỉnh pH của dung dịch thay đổi từ 2,0 8,0.
- Lắc các dung dịch trong thời gian đã tối ưu ở nhiệt độ phòng bằng máy lắc với
tốc độ 150 vòng/phút.
- Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc, pha chế
dung dịch để màu của dung dịch nằm trong đường chuẩn.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của xanh metylen và tím tinh thể
trong dung dịch trước và sau khi hấp phụ.
2.4.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc
Để khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ xanh
metylen và tím tinh thể của VLHP, chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL, sau đó cho vào các bình
0,25g VLHP.
- Đối với xanh metylen: Dùng pipet lấy chính xác 50 mL dung dịch có nồng độ
là 51,37 mg/L (đối với lần 1); 51,56 mg/L (đối với lần 2); 51,24 mg/L (đối với lần 3)
trong nền là nước rồi cho vào các bình tam giác đã chuẩn bị sẵn (các nồng độ này đã
được xác định lại bằng phương pháp UV-Vis).
- Đối với tím tinh thể: Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch có nồng độ là
51,01mg/L (đối với lần 1); 51,64 mg/L (đối với lần 2); 51,20 mg/L (đối với lần 3)
trong nền là nước rồi cho vào các bình tam giác đã chuẩn bị sẵn (các nồng độ này đã
được xác định lại bằng phương pháp UV-Vis).
- Lắc các dung dịch trong thời gian từ 15 120 phút ở nhiệt độ phòng bằng máy
lắc với tốc độ 150 vòng/phút.
- Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc, pha chế
dung dịch để màu của dung dịch nằm trong đường chuẩn.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của xanh metylen và tím tinh thể
trong dung dịch trước và sau khi hấp phụ.
2.4.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến khả năng hấp phụ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Để khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến khả năng hấp phụ xanh
metylen và tím tinh thể, được chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL, sau đó cho vào các bình
0,25g VLHP.
- Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch xanh metylen có nồng độ lần lượt là
49,179; 49,684; 49,368; 49,242; 49,116; 49,747; 48,989 mg/L (lần 1); 49,431;
49,874; 48,989; 48,610; 48,421; 48,989; 50,253 mg/L (lần 2) và 48,800; 49,937;
49,305; 49,052; 48,863; 49,810; 50,505 mg/L (lần 3) cho vào các bình tam giác đã
chuẩn bị sẵn (nồng độ này đã được xác định lại bằng phương pháp UV-Vis), trong
dung dịch NaCl có nồng độ lần lượt là 0mM, 1mM, 5mM, 10mM, 50mM, 75mM và
100mM, dùng dung dịch NaOH và dung dịch HCl để điều chỉnh pH của dung dịch về
giá trị tối ưu.
- Lắc các dung dịch trong thời gian đã tối ưu ở nhiệt độ phòng bằng máy lắc với
tốc độ 150 vòng/phút.
- Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc, pha chế
dung dịch để màu của dung dịch nằm trong đường chuẩn.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của xanh metylen và tím tinh thể
trong dung dịch trước và sau khi hấp phụ.
2.4.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ xanh metylen và
tím tinh thể của vật liệu
* Xanh metylen
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL, sau đó cho vào các bình
0,25g VLHP.
- Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch xanh metylen có nồng độ lần lượt là
23,59; 48,82; 74,37; 99,49; 124,66; 148,68; 174,33; 201,94 mg/L (lần 1); 23,65;
49,60; 74,90; 100,15; 123,68; 149,98; 174,98; 199,49 mg/L (lần 2) và 23,46; 49,86;
75,75; 99,33; 125,80; 152,43; 175,80; 201,62 mg/L (lần 3) cho vào các bình tam giác
đã chuẩn bị sẵn (nồng độ này đã được xác định lại bằng phương pháp UV-Vis) , dùng
dung dịch NaOH và dung dịch HCl để điều chỉnh pH của dung dịch về giá trị tối ưu
- Lắc các dung dịch trong thời gian đã tối ưu ở nhiệt độ phòng bằng máy lắc với
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
tốc độ 150 vòng/phút.
- Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc, pha chế
dung dịch để màu của dung dịch nằm trong đường chuẩn.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của xanh metylen trong dung dịch
trước và sau khi hấp phụ.
* Tím tinh thể
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL, sau đó cho vào các bình
0,25g VLHP.
- Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch tím tinh thể có nồng độ 22,142;
48,294; 73,5; 98,152; 124,526; 154,059; 173,8; 201,121 mg/L (lần 1); 22,46; 49,24;
74,83; 99,73; 124,21; 154,69; 174,27; 199,86 mg/L (lần 2) và 22,84; 47,73; 73,69;
102.73; 125.16; 152.48; 174.12; 201.44 mg/L (lần 3) (nồng độ này đã được xác định
lại bằng phương pháp UV-Vis) trong nền là dung dịch NaCl 10mM, cho vào các bình
tam giác đã chuẩn bị sẵn, dung dung dịch NaOH và dung dịch HCl để điều chỉnh pH
của dung dịch về giá trị tối ưu
- Lắc các dung dịch trong thời gian đã tối ưu ở nhiệt độ phòng bằng máy lắc với
tốc độ 150 vòng/phút.
- Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc, pha chế
dung dịch để màu của dung dịch nằm trong đường chuẩn.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của tím tinh thể trong dung dịch
trước và sau khi hấp phụ.
2.5. Động học quá trình hấp phụ tím tinh thể của đá ong biến tính
Để nghiên cứu động học quá trình hấp phụ tím tinh thể của VLHP, chúng tôi
tiến hành thí nghiệm như sau:
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100mL, sau đó cho vào các bình
0,25g VLHP.
- Đối với tím tinh thể: Dùng pipet lấy chính xác 50mL dung dịch có nồng độ là
51,01 mg/L và 199,34 mg/L trong dung dịch NaCl 10mM, pH 4, rồi cho vào các bình
tam giác đã chuẩn bị sẵn.
- Lắc các dung dịch trong thời gian từ 15 120 phút ở nhiệt độ phòng bằng máy
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
lắc với tốc độ 150 vòng/phút.
- Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc, pha chế
dung dịch để màu của dung dịch nằm trong đường chuẩn.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của tím tinh thể trong dung dịch
trước và sau khi hấp phụ.
2.6. Tái sử dụng vật liệu
2.6.1. Hấp phụ tím tinh thể trên đá ong biến tính
Để khảo sát khả năng tái sử dụng vật liệu chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau:
- Chuẩn bị các bình tam giác có dung tích 100 mL, sau đó cho vào các bình
0,25g VLHP.
- Đối với tím tinh thể: Dùng pipet lấy chính xác 25 mL dung dịch có nồng độ
22,79 mg/L (đối với lần đầu tiên); 23,23 mg/L (đối với lần tái sử dụng 1); 23,48 mg/L
(đối với lần tái sử dụng 2); 24,72 mg/L (đối với lần tái sử dụng 3) trong nền là dung
dịch NaCl 10mM rồi cho vào các bình tam giác đã chuẩn bị sẵn, dùng dung dịch
NaOH và dung dịch HCl để điều chỉnh pH của dung dịch là 8
- Lắc các dung dịch trong thời gian 75 phút ở nhiệt độ phòng bằng máy lắc với
tốc độ 150 vòng/phút.
- Dùng máy li tâm để tách chất rắn ra khỏi dung dịch, thu dung dịch lọc, pha chế
dung dịch để màu của dung dịch nằm trong đường chuẩn. Phần chất rắn giữ lại trong
bình tam giác để chuẩn bị cho thí nghiệm tiếp theo.
- Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ của tím tinh thể trong dung dịch
trước và sau khi hấp phụ.
Sau khi tím tinh thể đã được hấp phụ cân bằng trên đá ong biến tính, chúng tôi
tiến hành rửa giải tím tinh thể bằng dung dịch HCl cho đến khi giải hấp hoàn toàn tím
tinh thể ra khỏi vật liệu. Sau đó rửa vật liệu nhiều lần bằng nước cất 2 lần đến pH
trung tính. Cuối cùng sấy khô vật liệu ở 700C, thu đuợc vật liệu đã hấp phụ lần 1.
2.6.2. Tái sử dụng vật liệu lần thứ nhất
Vật liệu thu được ở mục 2.6.1 được sử dụng cho quá trình tái sử dụng vật liệu
lần thứ nhất. Quá trình thí nghiệm được tiến hành tương tự mục 2.6.1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
2.6.3. Tái sử dụng vật liệu lần thứ hai
Vật liệu thu được ở mục 2.6.2 được sử dụng cho quá trình tái sử dụng vật liệu
lần thứ hai. Quá trình thí nghiệm được tiến hành tương tự mục 2.6.1
2.6.4. Tái sử dụng vật liệu lần thứ ba
Vật liệu thu được ở mục 2.6.3 được sử dụng cho quá trình tái sử dụng vật liệu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
lần thứ ba. Quá trình thí nghiệm được tiến hành tương tự mục 2.6.1
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Xác định điều kiện tối ưu cho quá trình biến tính đá ong bằng PSS
3.1.1. Xác định nồng độ của polime PSS bằng phương pháp UV-Vis
3.1.1.1. Lựa chọn bước sóng
224,4 nm
261,4 nm
Bước sóng tối ưu được chỉ ra trong hình 3.1.
Hình 3.1. Phổ PSS trong khoảng bước sóng 200 - 400 nm
Từ hình 3.1 nhận thấy phổ UV của PSS trong khoảng bước sóng 200 - 400 nm có
hai cực đại hấp thụ, đỉnh chính ở bước sóng 224,4 nm và đỉnh thứ cấp ở bước sóng
261,4 nm. Độ hấp thụ quang cực đại ở tần số 224,4 nm lớn hơn tần số 261,4 nm (khoảng
27 lần). Những đỉnh hấp phụ cực đại này đặc trưng cho nhóm benzene sunfonat.
Tuy PSS có phổ cực đại chính tại 224,4 nm với độ hấp thụ quang cao hơn nhiều
so với độ hấp thụ quang của PSS tại 261,4 nm nhưng khi khảo sát PSS ở các nồng độ
lớn, để tránh pha loãng dung dịch nhiều lần, chúng tôi sử dụng bước sóng 261,4 nm để
đo phổ UV của các dung dịch PSS trong các thí nghiệm
3.1.1.2. Xây dựng đường chuẩn
* Xây dựng đường chuẩn ở bước sóng 224,4 nm với các dung dịch có nồng độ nhỏ
hơn 20 ppm
Các kết quả chỉ ra ở bảng 3.1 và hình 3.2
27
Bảng 3.1. Độ hấp thụ quang của dung dịch PSS ở các nồng độ khác nhau tại bước
sóng 224,4 nm
C (ppm) SD AbsTB Abs1 Abs2 Abs3
0,029 0,028 0,030 1 0,029 0,0010
0,059 0,059 0,059 2 0,059 0,0000
0,166 0,165 0,166 5 0,166 0,0006
0,310 0,311 0,310 10 0,310 0,0006
0,373 0,372 0,373 12 0,373 0,0006
0,462 0,461 0,460 15 0,461 0,0010
0,617 0,616 0,618 20 0,617 0,0010
Hình 3.2. Đường chuẩn xác định PSS bằng phương pháp UV - Vis
tại bước sóng 224,4 nm
* Xây dựng đường chuẩn ở bước sóng 261,4 nm với các dung dịch có nồng độ lớn hơn
20 ppm
Các kết quả được trình bày ở bảng 3.2 và hình 3.3.
28
Bảng 3.2. Độ hấp thụ quang của dung dịch PSS ở các nồng độ khác nhau
tại bước sóng 261,4 nm
C (ppm) Abs1 Abs2 Abs3 AbsTB
20 0,025 0,025 0,026 0,025
50 0,066 0,066 0,067 0,066
80 0,101 0,100 0,101 0,101
100 0,128 0,127 0,129 0,128
200 0,257 0,258 0,258 0,258
400 0,518 0,518 0,517 0,518
500 0,646 0,648 0,645 0,646
Hình 3.3. Đường chuẩn xác định PSS bằng phương pháp UV - Vis
tại bước sóng 261,4 nm
Dựa trên các đường chuẩn đã thiết lập chúng tôi xác định nồng độ của các dung
dịch PSS trước và sau khi hấp phụ trên đá ong.
3.1.1.3. Khảo sát khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên
* Khảo sát sự ảnh hưởng của pH
Các kết quả được trình bày trong bảng 3.3 và hình 3.4.
29
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên
Lần 1 Lần 2 Lần 3
pH SD qTB
Abs H% Abs H% Abs H% Ccb (mg/L) q (mg/g) Ccb (mg/L) q (mg/g) Ccb (mg/L) q (mg/g)
3 0,062 48,31 10,80 52,78 0,059 46,00 11,31 55,14 0,064 49,85 10,68 51,39 10,93 0,33
4 0,047 36,77 13,11 64,06 0,046 36,00 13,31 64,89 0,048 37,54 13,14 63,39 13,18 0,11
5 0,073 56,77 9,11 44,51 0,071 55,23 9,46 46,14 0,069 53,69 9,91 47,64 9,49 0,40
6 0,095 73,69 5,72 27,97 0,097 75,23 5,46 26,63 0,091 70,62 6,52 31,13 5,90 0,55
7 0,114 88,31 2,80 13,68 0,112 86,77 3,15 15,38 0,117 90,62 2,52 11,63 2,83 0,32
8 0,129 99,85 0,49 2,41 0,125 96,77 1,15 5,63 0,125 96,77 1,29 5,63 0,98 0,43
9 0,131 101,38 0,18 0,90 0,129 99,85 0,54 2,63 0,13 100,62 0,52 1,88 0,42 0,20
10 0,132 102,15 0,03 0,15 0,131 101,38 0,23 1,13 0,132 102,15 0,22 0,38 0,16 0,11
30
Hình 3.4. Sự ảnh hưởng của pH tới dung lượng hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên.
Kết quả cho thấy ở pH 4, dung lượng hấp phụ PSS trên đá ong là cao nhất với độ
lệch chuẩn nhỏ. Kết quả cho thấy, trong vùng pH khảo sát, dung lượng hấp PSS của đá
ong tự nhiên giảm khi pH tăng. Điều này có thể được giải thích như sau, ở giá trị pH
cao (nồng độ ion OH- cao), xảy ra sự hấp phụ cạnh tranh giữa ion OH- và anion PSS,
do đó làm giảm dung lượng hấp phụ PSS của đá ong tự nhiên. Dựa trên kết quả này,
chúng tôi lựa chọn giá trị pH tối ưu cho sự hấp phụ PSS trên đá ong là 4.
* Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl
Các kết quả được trình bày trong bảng 3.4 và hình 3.5.
31
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl tới khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên
Lần 1 Lần 2 Lần 3
SD qTB CM NaCl (mM) Abs H% Abs H% Abs H% Ccb (mg/L) q (mg/g) Ccb (mg/L) q (mg/g) Ccb (mg/L) q (mg/g)
0 0.092 71.38 6.08 29.86 0.087 67.54 6.89 33.79 0.089 69.08 6.25 31.13 6.41 0.351
0.1 0.097 75.23 5.31 26.08 0.094 72.92 5.82 28.51 0.091 70.62 5.94 29.60 5.69 0.273
1 0.102 79.08 4.54 22.30 0.108 83.69 3.66 17.95 0.105 81.38 3.78 18.87 3.99 0.388
10 0.075 58.31 8.69 42.71 0.073 56.77 9.05 44.34 0.068 52.92 9.48 47.24 9.07 0.321
50 0.042 32.92 13.77 67.65 0.045 35.23 13.35 65.46 0.043 33.69 13.32 66.41 13.48 0.203
100 0.068 52.92 9.77 48.00 0.077 59.85 8.43 41.33 0.065 50.62 9.94 49.54 9.38 0.674
200 0.106 82.15 3.92 19.27 0.103 79.85 4.43 21.72 0.107 82.92 3.48 17.33 3.94 0.390
32
Hình 3.5. Sự ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl tới dung lượng hấp phụ PSS
trên đá ong tự nhiên
Khi nồng độ muối tăng, các phân tử polyme tương tác với nhau mạnh hơn bằng
các lực tương tác kị nước của các nhóm kị nước trong phân tử và khả năng hấp
phụ đa lớp được tăng cường dẫn tới dung lượng hấp phụ tăng. Tại các nồng độ
muối thấp, lực liên kết chủ yếu trong quá trình hấp phụ là tương tác tĩnh điện. Ở
các nồng độ muối cao, sự hấp phụ PSS trên vật liệu do cả lực tĩnh điện và không
tĩnh điện giữa các chuỗi của polyme. Khi nồng độ muối cao, tương tác không
tĩnh điện được tăng cường, tăng nồng độ muối có thể thúc đẩy tương tác bên
hoặc kị nước giữa các phân tử PSS. Do đó chúng tôi lựa chọn giá trị nồng độ NaCl
Kết quả cho thấy, ở nồng độ 50mM NaCl, dung lượng hấp phụ PSS là cao nhất.
tối ưu cho sự hấp phụ PSS trên đá ong là 50 mM.
* Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu/ thể tích dung dịch PSS
Các kết quả được trình bày trong bảng 3.5 và hình 3.6.
33
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu/ thể tích dung dịch PSS tới khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên
Lần 1 Lần 2 Lần 3
SD qTB Tỉ lệ (mg/mL) Abs H% Abs H% Abs H% Ccb (mg/L) q (mg/g) Ccb (mg/L) q (mg/g) Ccb (mg/L) q (mg/g)
1 0,121 93,69 8,38 8,21 0,119 92,15 9,08 8,97 0,123 95,23 7,31 7,13 8,26 0,925
2 0,105 81,38 10,35 20,27 0,104 80,62 10,31 20,36 0,109 84,46 9,04 17,63 9,90 0,744
4 0,073 56,77 11,33 44,39 0,076 59,08 10,54 41,64 0,074 57,54 11,25 43,89 11,04 0,435
5 0,041 32,15 13,98 68,50 0,042 32,92 13,66 67,48 0,043 33,69 13,77 67,14 13,81 0,165
8 0,038 29,85 9,03 70,76 0,041 32,15 8,63 68,24 0,037 29,08 9,18 71,64 8,95 0,283
10 0,032 25,23 7,68 75,28 0,036 28,31 7,29 72,04 0,028 22,15 8,04 78,39 7,67 0,373
20 0,021 16,77 4,27 83,57 0,022 17,54 4,18 82,67 0,031 24,46 3,90 76,14 4,12 0,190
30 0,017 13,69 2,95 86,59 0,019 15,23 2,87 84,95 0,023 18,31 2,81 82,15 2,87 0,069
34
Hình 3.6. Sự ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu tới khả năng hấp phụ PSS
trên đá ong tự nhiên
Kết quả cho thấy, khi tăng tỉ lệ khối lượng vật liệu từ 1 đến 5 mg/mL hiệu
suất và dung lượng hấp phụ PSS trên đá ong tăng nhanh. Với tỉ lệ từ 5 đến 30
mg/mL, hiệu suất hấp phụ tăng chậm còn dung lượng hấp phụ giảm. Có thể khi
khối lượng vật liệu tăng sẽ xảy ra hiện tượng keo tụ làm giảm diện tích tiếp xúc
của PSS với đá ong tự nhiên. Do đó tỉ lệ khối vật liệu 5 mg/mL sẽ được lựa chọn
cho các thí nghiệm tiếp theo.
* Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc
Các kết quả được trình bày trong bảng 3.6 và hình 3.7.
35
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc tới khả năng hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên
Lần 1 Lần 2 Lần 3
SD qTB Abs H% Abs H% Abs H% Thời gian (phút) Ccb (mg/L) q (mg/g) Ccb (mg/L) q (mg/g) Ccb (mg/L) q (mg/g)
15 0,115 89,08 2,54 12,47 0,113 87,54 2,46 12,33 0,112 86,77 3,08 15,06 2,69 0,34
30 0,104 80,62 4,23 20,79 0,107 82,92 3,38 16,95 0,103 79,85 4,46 21,84 4,03 0,57
60 0,093 72,15 5,92 29,10 0,101 78,31 4,31 21,57 0,097 75,23 5,38 26,36 5,21 0,82
90 0,085 66,00 7,15 35,15 0,087 67,54 6,46 32,36 0,084 65,23 7,38 36,14 7,00 0,48
120 0,059 46,00 11,15 54,80 0,062 48,31 10,31 51,62 0,063 49,08 10,62 51,96 10,69 0,43
150 0,041 32,15 13,92 68,41 0,039 30,62 13,85 69,34 0,04 31,38 14,15 69,28 13,97 0,16
180 0,053 41,38 12,08 59,33 0,052 40,62 11,85 59,32 0,051 39,85 12,46 60,99 12,13 0,31
210 0,081 62,92 7,77 38,17 0,079 61,38 7,69 38,52 0,078 60,62 8,31 40,66 7,92 0,34
240 0,104 80,62 4,23 20,79 0,101 78,31 4,31 21,57 0,106 82,15 4,00 19,58 4,18 0,16
36
Hình 3.7. Sự ảnh hưởng của thời gian tới dung lượng hấp phụ PSS
trên đá ong tự nhiên
Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi tăng thời gian tiếp xúc giữa dung dịch PSS với
đá ong tự nhiên từ 15 đến 150 phút, dung lượng hấp phụ tăng dần và đạt cực đại ở 150
phút. Với thời gian lớn hơn 150 phút có thể PSS bị giải hấp nên dung lượng hấp phụ
giảm dần. Từ kết quả này, chúng tôi lựa chọn giá trị thời gian tối ưu cho sự hấp phụ
PSS trên đá ong là 150 phút.
2.2.3.5. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ PSS
Các kết quả được trình bày trong bảng 3.7 và hình 3.8, 3.9.
37
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ PSS tới dung lượng hấp phụ PSS trên đá ong tự nhiên
Lần 1
Lần 2
Lần 3
CcbTB
SD
Ccb/q
C (ppm)
qTB (mg/mL)
(ppm)
q (mg/g) H%
q (mg/g) H%
q (mg/g) H%
Ccb (mg/L)
Ccb (mg/L)
Ccb (mg/L)
20 3,99 3,33 80,66 3,92 3,25 80,54 3,95 3,39 81,10 3,95 3,32 0,060 1,19
40 8,18 6,64 80,25 8,21 6,39 79,56 8,21 6,70 80,31 8,20 6,58 0,134 1,25
60 17,59 8,30 70,22 17,66 8,35 70,27 18,08 8,42 69,95 17,77 8,35 0,048 2,13
80 22,92 11,38 71,29 22,46 11,54 71,98 23,23 11,40 71,05 22,87 11,44 0,069 2,00
100 34,46 13,35 65,96 34,77 13,03 65,20 35,54 12,91 64,49 34,92 13,10 0,188 2,67
120 55,23 13,11 54,27 53,23 13,25 55,44 54,77 12,98 54,24 54,41 13,11 0,107 4,15
140 73,69 13,12 47,10 72,46 13,14 47,55 73,23 13,02 47,05 73,13 13,09 0,055 5,59
160 95,23 13,09 40,74 93,92 13,09 41,07 94,08 13,09 41,03 94,41 13,09 0,00 7,21
38
Hình 3.8. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir
Hình 3.9. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb
Các kết quả nghiên cứu cho thấy, sự hấp phụ PSS trên vật liệu tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir (hệ số tương quan R2 trong phương trình lớn hơn 0,9). Từ
kết quả này, chúng tôi tính được giá trị dung lượng hấp phụ cực đại qmax của vật liệu
là 14,95 mg/g.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, chúng tôi sử dụng điều kiện tối ưu cho sự
hấp phụ (biến tính) đá ong bằng PSS như sau: pH 4; nồng độ NaCl 50 mM; tỉ lệ khối
lượng vật liệu 5 mg/mL; thời gian 150 phút; nồng độ đầu của PSS là 100 mg/mL.
39
3.2. Xác định một số đặc trưng hóa lý của đá ong biến tính bằng PSS
3.2.1. Ảnh SEM của vật liệu
Ảnh SEM của đá ong tự nhiên và đá ong biến tính được trình bày trong hình
3.10 và 3.11.
Hình 3.10. Ảnh SEM của đá ong tự nhiên
Hình 3.11. Ảnh SEM của đá ong biến tính bằng PSS
Kết quả nghiên cứu cho thấy, bề mặt của đá ong biến tính đồng đều hơn so với
đá ong tự nhiên.
40
3.2.2. Thế zeta của vật liệu
Thế zeta của đá ong tự nhiên, đá ong biến tính và đá ong biến tính sau khi hấp phụ
MB và CV được trình bày trong các hình từ 3.12 đến 3.15.
Hình 3.12. Thế zeta của đá ong tự nhiên
Hình 3.13. Thế zeta của ĐOBT bằng PSS
41
Hình 3.14. Thế zeta của ĐOBT sau hấp phụ CV
Hình 3.15. Thế zeta của ĐOBT sau hấp phụ MB
42
Kết quả đo thế ζ của ĐOTN trước và sau hấp phụ PSS được chỉ ra trong hình
3.12 và 3.13. Trước khi hấp phụ PSS, bề mặt của ĐOTN mang điện dương là 6,49
mV. Tuy nhiên, thế ζ của ĐOTN giảm xuống -12 mV sau khi hấp phụ PSS sau khi
hấp phụ PSS do phân tử PSS có chứa nhiều nhóm sunfonat mang điện âm, nên điện
tích bề mặt ĐOTN trở nên âm điện sau hấp phụ. Các kết quả đo thế zeta cho thấy
rằng sự hấp phụ PSS trên bề mặt ĐOTN là do tương tác tĩnh điện.
Kết quả đo thế ζ của ĐOBT bằng PSS sau khi hấp phụ MB và CV được chỉ ra
trong hình 3.14 và 3.15. Trước khi hấp phụ MB (CV), bề mặt của ĐOBT mang điện
âm là -12 mV. Tuy nhiên, thế ζ của ĐOBT tăng lên 3.2 mV sau khi hấp phụ MB; tăng
lên 27,2 mV sau khi hấp phụ CV. Điều này được giải thích là do các chất màu MB,
CV tồn tại ở dạng cation trong môi trường nước, nên điện tích bề mặt ĐOBT trở nên
dương điện sau khi hấp phụ các cation phẩm nhuộm. Các kết quả đo thế zeta cho thấy
rằng sự hấp phụ MB (CV) trên bề mặt ĐOBT là do tương tác tĩnh điện.
3.2.3. Diện tích bề mặt riêng của các vật liệu
Kết quả nghiên cứu diện tích bề mặt riêng của các vật liệu được trình bày trong
bảng 3.9 (chi tiết xem phần phụ lục).
Bảng 3.9. Diện tích bề mặt riêng của các vật liệu
Diện tích bề mặt riêng
Vật liệu
Thông số
(m2/g)
66,96
Đá ong tự nhiên
42,39
Đá ong biến tính
38,22
Đá ong biến tính hấp phụ MB
Kết quả nghiên cứu cho thấy, sau khi hấp phụ PSS diện tích bề mặt riêng của ĐOTN
giảm từ 66,96 m2/g xuống còn 42,39 m2/g; sau khi hấp phụ MB trên ĐOBT, diện tích bề
mặt riêng của vật liệu giảm xuống 38,22 m2/g. Điều này chứng tỏ PSS đã được hấp phụ
trên ĐOTN, MB đã được hấp phụ trên ĐOBT.
43
3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ xanh metylen và tím tinh thể trên đá ong biến tính
3.3.1. Điều kiện xác định xanh metylen và tím tinh thể bằng phương pháp UV-Vis
590 nm
663 nm
3.3.1.1. Bước sóng
CV MB
Hình 3.16. Xanh metylen và tím tinh thể trong khoảng bước sóng 400 - 800 nm
Từ kết quả thu được, chúng tôi sử dụng bước sóng 663 nm và 590 nm để đo phổ
UV - Vis của các dung dịch xanh metylen và tím tinh thể trong các thí nghiệm.
3.3.1.2. Khảo sát pH
* Xanh metylen
Kết quả khảo sát pH tối ưu cho phép đo xanh metylen được trình bày trong bảng
và hình dưới đây.
Bảng 3.10. Khảo sát pH tối ưu cho phép đo xanh metylen
pH 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Abs 0.771 0.767 0.761 0.75 0.743 0.738 0.731 0.726 0.72
44
Hình 3.17. Ảnh hưởng của pH đến phép xác định xanh metylen bằng UV - Vis
Trên cơ sở các kết quả thu được, chúng tôi lựa chọn giá trị pH tối ưu cho phép
đo xanh metylen là 2.
* Tím tinh thể
Kết quả khảo sát pH tối ưu cho phép đo tím tinh thể được trình bày trong bảng
và hình dưới đây.
Bảng 3.11. Khảo sát pH tối ưu cho phép đo tím tinh thể
pH A 2 0.79 3 0.799 4 0.783 5 0.76 6 0.75 7 0.742 8 0.734 9 0.726 10 0.716
Hình 3.18. Ảnh hưởng của pH tối ưu cho phép đo tím tinh thể
Trên cơ sở các kết quả thu được, chúng tôi lựa chọn giá trị pH tối ưu cho phép
đo tím tinh thể là 3.
45
3.3.1.3. Xây dựng đường chuẩn
* Xanh metylen
Các kết quả chỉ ra ở bảng 3.12 và hình 3.19.
Bảng 3.12. Độ hấp thụ quang của dung dịch xanh metylen ở các nồng độ khác
nhau tại bước sóng 663 nm
C (ppm) Abs1 Abs3 AbsTB Abs2
1 0,150 0,151 0,150 0,150
2 0,316 0,317 0,316 0,315
3 0,462 0,462 0,463 0,462
4 0,621 0,622 0,621 0,620
5 0,771 0,770 0,770 0,770
6 0,920 0,921 0,920 0,920
7 1,068 1,069 1,069 1,069
8 1,250 1,249 1,249 1,249
9 1,386 1,386 1,386 1,385
10 1,520 1,521 1,520
1,520
Hình 3.19. Đường chuẩn xác định xanh metylen bằng phương pháp UV-Vis tại
bước sóng 663nm.
* Tím tinh thể
Các kết quả chỉ ra ở bảng 3.13 và hình 3.20.
46
Bảng 3.13. Độ hấp thụ quang của dung dịch tím tinh thể ở các nồng độ khác
nhau tại bước sóng 590 nm
C (ppm) Abs1 Abs3 AbsTB Abs2
1 0,169 0,170 0,170 0,170
2 0,325 0,325 0,325 0,326
3 0,466 0,467 0,466 0,466
4 0,624 0,623 0,624 0,624
5 0,798 0,799 0,799 0,799
6 0,949 0,950 0,949 0,949
7 1,105 1,104 1,104 1,103
8 1,279 1,280 1,280 1,280
9 1,432 1,434 1,433 1,433
10 1,58 1,582 1,581 1,582
Hình 3.20. Đường chuẩn xác định tím tinh thể bằng phương pháp UV-Vis
tại bước sóng 590 nm
Dựa trên các đường chuẩn đã được xác lập, chúng tôi xác định nồng độ của các
dung dịch xanh metylen, tím tinh thể trước và sau khi hấp phụ trên vật liệu.
3.3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ xanh metylen, tím
tinh thể trên đá ong biến tính
3.3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu/ thể tích dung dịch chất màu
Kết quả được trình bày trong các bảng 3.14, 3.15 và hình 3.21, 3.22 dưới đây.
47
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu/ thể tích dung dịch chất màu đến khả năng hấp phụ xanh metylen
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Tỉ lệ
H%tb
qTB
SD
Ccb
q
Ccb
q
Ccb
q
(g/L)
A
H%
A
H%
A
H%
(mg/L)
(mg/g)
(mg/L)
(mg/g)
(mg/L)
(mg/g)
1
1,238
40,29
10,03
19,93
1,221
39,74
10,65
21,14
1,242
40,42
9,70
19,36
20,14
10,13
0,91
2
0,977
31,76
9,28
36,88
0,983
31,96
9,21
36,57
0,975
31,70
9,21
36,76
36,74
9,24
0,16
3
0,785
25,49
8,28
49,35
0,792
25,72
8,22
48,96
0,796
25,85
8,09
48,44
48,92
8,20
0,46
4
0,564
18,26
8,01
63,70
0,575
18,62
7,94
63,04
0,579
18,75
7,84
62,58
63,11
7,93
0,56
5
0,447
14,44
7,18
71,30
0,443
14,31
7,22
71,60
0,435
14,05
7,22
71,97
71,62
7,20
0,34
T B O Đ
6
0,354
11,40
6,49
77,34
0,332
10,68
6,62
78,80
0,364
11,73
6,40
76,60
77,58
6,50
1,12
7
0,286
9,18
5,88
81,76
0,294
9,44
5,85
81,26
0,269
8,62
5,93
82,79
81,94
5,88
0,78
8
0,168
5,32
5,62
89,42
0,176
5,58
5,60
88,92
0,159
5,03
5,64
89,97
89,43
5,62
0,53
1
1,353
44,05
6,27
12,46
1,344
43,75
6,63
13,16
1,368
44,54
5,58
11,14
12,25
6,16
1,02
2
1,257
40,91
4,70
18,70
1,268
41,27
4,56
18,09
1,276
41,53
4,30
17,14
17,98
4,52
0,78
3
1,106
35,98
4,78
28,50
1,114
36,24
4,72
28,08
1,159
37,71
4,14
24,77
27,12
4,55
2,04
4
1,095
35,62
3,68
29,22
1,063
34,57
3,95
31,39
1,087
35,36
3,69
29,46
30,02
3,77
1,19
5
1,013
32,94
3,48
34,54
0,969
31,50
3,78
37,48
1,029
33,46
3,33
33,24
35,09
3,53
2,17
N T O Đ
6
0,948
30,81
3,25
38,76
0,936
30,42
3,33
39,62
0,945
30,72
3,23
38,72
39,04
3,27
0,51
7
0,828
26,89
3,35
46,56
0,832
27,02
3,34
46,37
0,837
27,19
3,28
45,76
46,23
3,32
0,42
8
0,789
25,62
3,09
49,09
0,765
24,83
3,19
50,71
0,808
26,24
2,99
47,65
49,15
3,09
1,53
48
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng vật liệu/ thể tích dung dịch chất màu đến khả năng hấp phụ tím tinh thể
Lần 1
Lần 2
Lần 3
H%tb
qTB
SD
Tỉ lệ (g/L)
A
H%
A
H%
A
H%
Ccb (mg/L)
q (mg/g)
Ccb (mg/L)
q (mg/g)
Ccb (mg/L)
q (mg/g)
1
1,224
38,58
12,87
25,02
1,256
39,59
12,05
23,33
1,219
38,42
12,90
25,32
24,56
12,61
1,07
2
0,922
29,04
11,20
43,55
0,917
28,89
11,38
44,07
0,927
29,20
11,06
43,25
43,62
11,22
0,41
3
0,688
21,65
9,93
57,92
0,709
22,32
9,78
56,79
0,718
22,60
9,58
56,08
56,93
9,76
0,93
4
0,486
15,27
9,05
70,32
0,465
14,61
9,26
71,71
0,478
15,02
9,08
70,81
70,95
9,13
0,71
T B O Đ
5
0,246
7,69
8,75
85,05
0,251
7,85
8,76
84,80
0,239
7,47
8,77
85,48
85,11
8,76
0,34
6
0,207
6,46
7,50
87,45
0,217
6,78
7,48
86,88
0,238
7,44
7,31
85,54
86,62
7,43
0,98
7
0,189
5,89
6,51
88,55
0,194
6,05
6,51
88,29
0,175
5,45
6,55
89,41
88,75
6,53
0,59
8
0,381
4,78
5,83
90,71
0,432
5,43
5,78
89,49
0,404
5,07
5,78
90,14
90,11
5,80
0,61
1
1,402
44,20
7,25
14,09
1,387
43,73
15,32
1,408
44,39
13,72
14,38
7,36
6,93
0,84
7,91
2
1,311
41,33
5,06
19,67
1,328
41,87
18,93
1,306
41,17
19,98
19,53
5,01
5,08
0,54
4,89
3
1,186
37,38
4,69
27,35
1,203
37,92
4,57
26,57
1,172
36,94
4,80
28,21
27,38
4,69
0,82
4
1,102
34,73
4,18
32,50
1,128
35,55
4,02
31,16
1,142
35,99
3,83
30,05
31,24
4,01
1,23
5
0,975
30,72
4,15
40,30
0,994
31,32
4,07
39,36
0,969
30,53
4,16
40,67
40,11
4,12
0,68
N T O Đ
6
0,918
28,92
3,76
43,80
0,945
29,77
3,65
42,35
0,904
28,47
3,81
44,66
43,60
3,74
1,17
7
0,876
27,59
3,41
46,38
0,891
28,06
3,37
45,66
0,864
27,21
3,45
47,11
46,38
3,41
0,73
8
0,815
25,66
3,22
50,12
0,787
24,78
3,36
52,02
0,828
26,07
3,16
49,32
50,49
3,25
1,38
49
Hình 3.21. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối Hình 3.22. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối
lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ lượng vật liệu đến khả năng hấp phụ
xanh metylen tím tinh thể
Từ các kết quả thu được cho thấy, khi tỉ lệ khối lượng và thể tích của dung dịch
chất bị hấp phụ tăng từ 1,0 đến 8,0 g/L, hiệu suất hấp phụ xanh metylen và tím tinh
thể tăng nhưng dung lượng hấp phụ xanh của vật liệu giảm. Với tỉ lệ khối lượng
VLHP và thể tích của dung dịch chất bị hấp phụ là 5,0 g/L, hiệu suất hấp phụ và dung
lượng hấp phụ chất màu khá lớn. Cụ thể, đối với đá ong tự nhiên, dung lượng hấp phụ
và hiệu suất hấp phụ các dung dịch chất màu là 3,53 mg/g và 35,09 % (đối với xanh
metylen); 4,12 mg/g và 40,11% (đối với tím tinh thể); đối với đá ong biến tính dung
lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ các dung dịch là 7,2 mg/g và 71,62% (đối với
xanh metylen); 8,76 mg/g và 85,11% (đối với tím tinh thể). Mặt khác độ lệch chuẩn
của các lần thí nghiệm ở tỉ lệ 5 g/L là nhỏ nhất. Do đó, trong các thí nghiệm tiếp theo
chúng tôi sử dụng tỉ lệ khối lượng vật liệu trên thể tích của dung dịch chất bị hấp thụ
là 5,0 g/L.
3.3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH
Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ xanh metylen
và tím tinh thể của VLHP được trình bày trong bảng 3.16, 3.17 và hình 3.23, 3.24
dưới đây.
50
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ xanh metylen
Lần 1
Lần 2
Lần 3
pH
qTB Htb
SD
H%
Abs
H%
Abs
H%
Abs
Ccb (mg/L)
Ccb (mg/L)
Ccb (mg/L)
q (mg/g) 5,06
q (mg/g) 4,97
q (mg/g) 5,14
2
0,765
50,46
0,781
49,48
0,748
51,44
5,06 50,46 0,979
3
0,721
5,35
53,33
0,706
5,46
54,36
0,742
5,18
51,83
5,33 53,17 1,273
24,83 23,40
25,36 22,91
24,28 24,08
4
0,703
5,46
54,50
0,689
5,57
55,47
0,716
5,35
53,53
5,46 54,50 0,970
22,81
22,35
23,23
5
0,685
5,58
55,67
0,692
5,55
55,27
0,645
5,82
58,17
5,65 56,37 1,570
22,22
22,45
20,91
6
0,634
5,91
59,00
0,657
5,78
57,55
0,627
5,93
59,35
5,88 58,63 0,951
20,55
21,30
20,32
T B O Đ
7
0,601
6,13
61,15
0,613
6,06
60,42
0,632
5,90
59,02
6,03 60,20 1,081
8
0,488
6,87
68,52
0,456
7,09
70,64
0,462
7,01
70,13
6,99 69,76 1,110
19,47 15,78
19,87 14,74
20,49 14,93
9
0,417
7,33
73,15
0,403
7,44
74,09
0,409
7,36
73,60
7,38 73,61 0,473
10
0,463
7,03
70,15
0,484
6,91
68,82
0,479
6,90
69,02
6,95 69,33 0,715
13,46 14,96
13,00 15,65
13,20 15,49
2
1,216
2,11
21,05
1,223
2,08
20,70
1,239
1,93
19,34
2,04 20,36 0,903
39,57
39,80
40,32
3
1,207
2,17
21,64
1,214
2,14
21,29
1,225
2,03
20,26
2,11 21,06 0,718
39,28
39,51
39,87
4
1,178
2,36
23,53
1,156
2,52
25,06
1,186
2,28
22,81
2,38 23,80 1,151
5
1,136
2,63
26,27
1,145
2,59
25,78
1,127
2,67
26,66
2,63 26,24 0,444
38,33 36,96
37,61 37,25
38,59 36,66
6
1,094
2,91
29,01
1,082
3,00
29,88
1,078
2,99
29,87
2,96 29,58 0,501
35,58
35,19
35,06
N T O Đ
7
1,056
3,16
31,48
1,029
3,35
33,33
1,034
3,27
32,74
3,26 32,52 0,944
8 9 10
1,025 1,037 1,028
3,36 3,28 3,34
33,51 32,72 33,31
1,008 1,017 1,012
3,48 3,42 3,46
34,70 34,11 34,44
1,017 1,004 1,032
3,38 3,47 3,29
33,85 34,70 32,87
3,41 34,02 0,614 3,39 33,85 1,017 3,36 33,54 0,807
34,34 33,33 33,72 33,43
33,46 32,77 33,07 32,91
33,62 33,07 32,64 33,56
51
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ tím tinh thể
Lần 1
Lần 2
Lần 3
qTB
SD
pH
Abs
H%
Abs
H%
Abs
H%
Ccb (mg/L)
q (mg/g)
Ccb (mg/L)
q (mg/g)
Ccb (mg/L)
q (mg/g)
0,669
21,052
5,99
58,73
0,687
21,620
5,83
57,41
0,638
20,073
6,24
60,84
6,02
1,73
2
0,547
17,198
6,76
66,28
0,583
18,335
6,48
63,88
0,521
16,377
6,98
68,05
6,74
2,10
3
0,415
13,029
7,60
74,46
0,434
13,629
7,43
73,15
0,496
15,587
7,14
69,59
7,39
2,52
4
0,341
10,692
8,06
79,04
0,343
10,755
8,00
78,81
0,322
10,092
8,23
80,31
8,10
0,81
5
T B O Đ
0,304
9,523
8,30
81,33
0,295
9,239
8,30
81,80
0,282
8,828
8,49
82,78
8,36
0,74
6
0,256
8,007
8,60
84,30
0,261
8,165
8,52
83,91
0,243
7,596
8,73
85,18
8,62
0,65
7
0,232
7,249
8,75
85,79
0,241
7,533
8,64
85,16
0,233
7,280
8,80
85,80
8,73
0,37
8
1,084
34,160
3,37
33,03
1,008
31,759
3,80
37,43
1,022
32,202
3,81
37,18
3,66
2,47
2
1,044
32,896
3,62
35,51
0,989
31,159
3,92
38,61
0,996
31,380
3,98
38,79
3,84
1,84
3
0,991
31,222
3,96
38,79
0,974
30,685
4,01
39,55
0,992
31,254
4,00
39,03
3,99
0,39
4
0,937
29,517
4,30
42,14
0,933
29,390
4,27
42,10
0,965
30,401
4,17
40,70
4,25
0,82
5
N T O Đ
0,914
28,790
4,44
43,56
0,929
29,264
4,30
42,35
0,957
30,148
4,22
41,19
4,32
1,19
6
0,901
28,380
4,53
44,37
0,915
28,822
4,39
43,22
0,934
29,422
4,37
42,61
4,43
0,89
7
0,904
28,474
4,51
44,18
0,871
27,432
4,67
45,96
0,925
29,138
4,43
43,16
4,53
1,41
8
52
Hình 3.24. Ảnh hưởng của pH đến khả Hình 3.23. Ảnh hưởng của pH đến khả
năng hấp phụ CV của vật liệu năng hấp phụ MB của vật liệu
Kết quả cho thấy, trong vùng pH khảo sát, dung lượng hấp phụ xanh metylen và
tím tinh thể của đá ong tự nhiên giảm khi pH giảm. Điều này có thể được giải thích
như sau, ở giá trị pH thấp (nồng độ ion H+ cao), xảy ra sự hấp phụ cạnh tranh giữa
ion H+ và các cation chất màu, do đó làm giảm dung lượng hấp phụ xanh metylen và
tím tinh thể của vật liệu. Mặt khác, điểm đẳng điện của đá ong tự nhiên khoảng 7,4
nên khi giá trị pH của dung dịch nghiên cứu càng nhỏ so với giá trị điểm đẳng điện,
bề mặt đá ong tự nhiên càng tích điện dương, do đó dung lượng hấp phụ các cation
chất màu càng giảm. Đối với đá ong biến tính, dung lượng hấp phụ các chất màu tăng
khi giá trị pH của dung dịch nghiên cứu tăng dần. Điều này cũng được giải thích
rằng, khi pH thấp, có sự hấp phụ cạnh tranh giữa ion H+ và các cation chất màu nên
dung lượng hấp phụ các cation chất màu giảm. Trên cơ sở các kết quả thu được,
chúng tôi lựa chọn giá trị pH tối ưu cho sự hấp phụ xanh metylen và tím tinh thể trên
đá ong tự nhiên là 8, trên đá ong biến tính lần lượt là 9,0 và 8,0.
3.3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc
Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ
xanh metylen và tím tinh thể được trình bày trong các bảng 3.18, 3.19 và hình 3.25,
3.26 dưới đây.
53
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ xanh metylen
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Thời
gian
Ccb
q
Ccb
q
Ccb
q
A
H%
A
H%
A
H%
HTb
qTB
SD
(phút)
(mg/L)
(mg/g)
(mg/L)
(mg/g)
(mg/L)
(mg/g)
15
0,784
25,45
5,18
50,45
0,778
25,26
5,26
51,01
0,756
24,54
5,34
52,23
51,23
5,26
0,910
30
0,725
23,53
5,57
54,20
0,753
24,44
5,42
52,60
0,717
23,26
5,59
54,71
53,84
5,53
1,101
45
0,665
21,57
5,96
58,02
0,612
19,83
6,35
61,54
0,605
19,60
6,33
61,83
60,46
6,21
2,123
60
0,601
19,47
6,38
62,09
0,627
20,32
6,25
60,58
0,594
19,25
6,40
62,53
61,74
6,34
1,021
75
0,399
12,87
7,70
74,94
0,412
13,30
7,65
74,21
0,396
12,77
7,69
75,13
74,76
7,68
0,485
T B O Đ
90
0,424
13,69
7,54
73,35
0,431
13,92
7,53
73,01
0,417
13,46
7,55
73,79
73,38
7,54
0,395
105
0,454
14,67
7,34
71,44
0,463
14,96
7,32
70,98
0,442
14,28
7,39
72,20
71,54
7,35
0,619
120
0,462
14,93
7,29
70,93
0,489
15,81
7,15
69,33
0,476
15,39
7,17
70,04
70,10
7,20
0,802
15
1,193
38,82
2,51
24,42
1,186
38,59
2,59
25,16
1,218
39,64
2,32
22,83
24,14
2,47
1,187
30
1,212
39,44
2,38
23,22
1,171
38,10
2,69
26,11
1,226
39,90
2,27
22,32
23,88
2,45
1,977
45
1,163
37,84
2,71
26,33
1,176
38,26
2,66
25,79
1,195
38,89
2,47
24,30
25,47
2,61
1,054
60
1,105
35,94
3,08
30,02
1,112
36,17
3,08
29,85
1,083
35,23
3,20
31,42
30,43
3,12
0,864
75
1,057
34,38
3,40
33,08
1,082
35,19
3,27
31,75
1,046
34,02
3,44
33,78
32,87
3,37
1,031
N T O Đ
90
1,015
33,00
3,67
35,75
1,023
33,26
3,66
35,49
1,007
32,74
3,70
36,26
35,83
3,68
0,392
105
1,098
35,72
3,13
30,47
1,105
35,94
3,12
30,29
1,086
35,32
3,18
31,23
30,66
3,15
0,501
120
1,092
35,52
3,17
30,85
1,097
35,68
3,18
30,80
1,074
34,93
3,26
32,00
31,21
3,20
0,677
54
Bảng 3.19. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ tím tinh thể
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Thời
gian
Htb
SD
Ccb
q
Ccb
q
Ccb
q
A
H%
A
H%
A
H%
(phút)
(mg/L)
(mg/g)
(mg/L)
(mg/g)
(mg/L)
(mg/g)
15
0,554
17,42
6,72
65,85
0,572
17,99
6,45
64,20
0,586
18,43
6,55
63,87
64,64
1,06
30
0,473
14,86
7,23
70,87
0,501
15,75
6,90
68,67
0,485
15,24
7,19
70,12
70,92
2,28
45
0,415
13,03
7,60
74,46
0,429
13,47
7,36
73,19
0,372
11,67
7,91
77,12
74,92
2,01
60
0,331
10,38
8,13
79,66
0,335
10,50
7,95
79,10
0,319
10,00
8,24
80,40
79,72
0,65
75
0,232
7,25
8,75
85,79
0,226
7,06
8,64
85,95
0,241
7,53
8,73
85,23
85,66
0,38
T B O Đ
90
0,311
9,74
8,25
80,90
0,326
10,22
8,01
79,67
0,307
9,62
8,32
81,15
80,57
0,79
105
0,335
10,50
8,10
79,41
0,368
11,54
7,74
77,03
0,352
11,04
8,03
78,36
78,27
1,20
120
0,338
10,60
8,08
79,23
0,362
11,36
7,78
77,40
0,329
10,31
8,18
79,78
78,80
1,24
15
0,953
30,02
4,20
41,15
0,981
30,91
3,87
38,50
0,948
29,86
4,27
41,46
40,37
1,63
30
0,942
29,67
4,27
41,83
0,971
30,59
3,93
39,13
0,939
29,58
4,32
42,01
40,99
1,62
45
0,963
30,34
4,13
40,53
0,985
31,03
3,84
38,25
0,929
29,26
4,39
42,63
40,47
2,19
60
0,935
29,45
4,31
42,26
0,948
29,86
4,08
40,57
0,927
29,20
4,40
42,76
41,86
1,15
75
0,914
28,79
4,44
43,56
0,926
29,17
4,22
41,95
0,906
28,54
4,53
44,06
43,19
1,10
N T O Đ
90
0,901
28,38
4,53
44,37
0,893
28,13
4,43
44,03
0,883
27,81
4,68
45,48
44,62
0,76
105
0,923
29,07
4,39
43,00
0,911
28,70
4,31
42,90
0,894
28,16
4,61
44,80
43,57
1,07
120
0,931
29,33
4,34
42,51
0,935
29,45
4,16
41,39
0,942
29,67
4,31
41,83
41,91
0,56
55
Hình 3.25. Ảnh hưởng của thời gian Hình 3.26. Ảnh hưởng của thời gian
tiếp xúc đến khả năng hấp phụ MB của tiếp xúc đến khả năng hấp phụ CV của
vật liệu vật liệu
Từ kết quả thực nghiệm cho thấy, thời gian đạt cân bằng hấp phụ giữa xanh
metylen và tím tinh thể trên vật liệu đá ong tự nhiên đều là 90 phút, thời gian đạt cân
bằng hấp phụ giữa xanh metylen và tím tinh thể trên vật liệu đá ong biến tính là 75
phút. Như vậy, thời gian đạt cân bằng hấp phụ của các dung dịch nghiên cứu trên đá
ong biến tính nhanh hơn trên đá ong tự nhiên. Có thể giải thích điều này là do khi
biến tính đá ong bằng chất hoạt động bề mặt có bản chất anion PSS, đã làm cho bề
mặt của đá ong được bao phủ bởi các lớp PSS nên việc hấp phụ các dung dịch dạng
cation như MB và CV xảy ra thuận lợi và nhanh hơn. Giá trị thời gian này sẽ được
chúng tôi sử dụng trong các thí nghiệm tiếp theo.
3.3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến khả năng hấp phụ
Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến khả năng hấp phụ
xanh metylen và tím tinh thể được trình bày trong các bảng 3.20, 3.21 và hình 3.27,
3.28 dưới đây.
56
Bảng 3.20. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến khả năng hấp phụ xanh metylen
Lần 1
Lần 2
Lần 3
CNaCl
qTB
SD
Htb
Ccb
q
Ccb
q
Ccb
q
H%
H%
H%
(mg/L)
(mg/g)
(mg/L)
(mg/g)
(mg/L)
(mg/g)
0
15,716
7,22
69,67
16,565
67,91
15,389
7,025
69,537
0,979
69,042
7,09
7,01
1
14,376
7,50
72,29
14,833
71,38
14,964
7,254
70,793
0,757
71,489
7,38
7,40
5
12,775
7,65
74,97
12,676
74,84
12,513
7,797
75,701
0,464
75,171
7,66
7,54
10
13,820
7,35
72,68
14,605
71,60
14,572
7,202
71,191
0,767
71,824
7,31
7,37
T B O Đ
50
14,114
7,37
72,31
14,016
72,54
14,180
7,267
71,930
0,307
72,260
7,35
7,40
75
14,670
7,35
71,48
14,768
70,77
13,657
7,411
73,070
1,180
71,771
7,30
7,15
100
16,239
68,22
17,578
65,78
16,467
6,901
67,695
1,287
67,233
6,97
6,88
6,76
0
33,592
3,65
35,18
33,101
35,88
33,297
3,444
34,086
0,906
35,050
3,60
3,71
1
34,278
3,52
33,94
34,376
33,67
35,225
3,202
31,248
1,482
32,952
3,40
3,49
5
34,703
3,27
32,01
34,931
31,65
34,735
3,352
32,549
0,454
32,068
3,28
3,23
10
33,918
3,33
32,94
33,167
35,51
34,049
3,307
32,685
1,563
33,714
3,43
3,65
N T O Đ
50
34,408
3,31
32,50
34,703
32,01
33,657
3,372
33,374
0,692
32,627
3,32
3,27
75
34,343
3,42
33,23
34,343
32,02
34,114
3,320
32,730
0,608
32,657
3,32
3,23
3,08
3,32
100
35,683
30,18
33,330
35,11
34,637
3,267
32,049
2,492
32,446
3,61
57
Bảng 3.21. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến khả năng hấp phụ tím tinh thể
Lần 1
Lần 2
Lần 3
CNaCl
SD
Htb
Abs
H%
Abs
H%
Abs
H%
Ccb (mg/L)
q (mg/g)
Ccb (mg/L)
q (mg/g)
Ccb (mg/L)
q (mg/g)
0
0,417
13,09
7,22
73,38
0,429
13,47
7,19
72,75
0,408
12,81
7,198
73,75 0,509 73,293
1
0,385
12,08
7,52
75,68
0,393
12,33
75,27
0,372
11,67
7,653
76,63 0,697 75,860
7,51
5
0,323
10,12
7,85
79,49
0,339
10,63
78,30
0,305
9,55
7,950
80,62 1,159 79,473
7,67
10
0,221
6,90
8,47
85,98
0,219
6,84
8,35
85,93
0,234
7,31
8,348
85,09 0,500 85,670
T B O Đ
50
0,316
9,90
7,84
79,84
0,295
9,24
7,84
80,92
0,286
8,95
7,982
81,67 0,922 80,811
75
0,384
12,05
7,54
75,78
0,379
11,89
7,42
75,73
0,401
12,59
7,445
74,73 0,590 75,411
100
0,457
14,36
6,93
70,70
0,463
14,55
7,14
71,06
0,443
13,91
7,318
72,45 0,927 71,401
0
0,965
30,40
3,76
38,18
0,957
30,15
3,86
39,01
0,924
29,11
3,939
40,36 1,097 39,183
1
0,926
29,17
4,10
41,29
0,909
28,63
4,25
42,59
0,886
27,91
4,406
44,12 1,415 42,666
5
0,933
29,39
4,00
40,47
0,945
29,77
39,23
0,903
28,44
4,172
42,31 1,550 40,671
3,84
10
0,867
27,31
4,39
44,55
0,876
27,59
43,24
0,882
27,78
4,255
43,37 0,720 43,719
4,20
N T O Đ
50
0,899
28,32
4,16
42,35
0,897
28,25
41,65
0,868
27,34
4,305
44,05 1,236 42,684
4,03
75
0,896
28,22
4,31
43,27
0,873
27,50
43,87
0,905
28,51
4,261
42,77 0,553 43,305
4,30
4,08
100
0,908
28,60
41,62
0,916
28,85
40,33
0,919
28,95
3,932
40,45 0,711 40,800
3,90
58
Hình 3.28. Ảnh hưởng của nồng độ Hình 3.27. Ảnh hưởng của nồng độ
muối NaCl đến khả năng hấp phụ CV muối NaCl đến khả năng hấp phụ MB
của vật liệu. của vật liệu.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl
đến khả năng hấp phụ xanh metylen của vật liệu, đối với đá ong tự nhiên, khi không
có mặt NaCl thì dung lượng hấp phụ xanh metylen là cao nhất. Đối với đá ong biến
tính, sự có mặt của muối NaCl làm tăng hiệu suất hấp phụ xanh metylen tuy nhiên
không đáng kể so với trường hợp không có mặt NaCl và đạt hiệu suất cao nhất ở
nồng độ 5mM NaCl. Đối với tím tinh thể, sự có mặt của NaCl đều tăng hiệu suất hấp
phụ tím tinh thể của đá ong tự nhiên và đá ong biến tính, và đạt giá trị cao nhất ở
nồng độ 10mM NaCl. Do đó chúng tôi lựa chọn nồng độ muối NaCl là 10mM cho
các thí nghiệm tiếp theo.
Như vậy, các thông số tối ưu cho quá trình hấp phụ xanh metylen và tím tinh
thể trên đá ong tự nhiên và đá ong biến tính đã được nghiên cứu. Đó là: thời gian đạt
cân bằng hấp phụ, tỉ lệ khối lượng vật liệu trên thể tích của dung dịch hấp phụ, pH
của dung dịch nghiên cứu, nồng độ muối NaCl. Từ các kết quả này, chúng tôi tiến
hành nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đầu của các dung dịch nghiên cứu để xác định
dung lượng hấp phụ xanh metylen và tím tinh thể cực đại của các vật liệu, qua đó
bước đầu đánh giá hiệu quả của việc sử dụng vật liệu đá ong biến tính bằng polime
trong việc hấp phụ các cation chất màu so với đá ong tự nhiên.
Quá trình thực nghiệm và kết quả nghiên cứu được trình bày trong mục 2.4.2.5.
3.3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ xanh metylen và tím tinh
thể của vật liệu hấp phụ
Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ xanh
metylen và tím tinh thể của VLHP được trình bày trong các bảng và hình dưới đây.
59
Bảng 3.22. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ xanh metylen
Lần 1
Lần 2
Lần 3
C
qTB
SD
Ccb TB
Ccb TB/q
H%
H%
H%
Ccb (mg/L)
q (mg/g)
Ccb (mg/L)
q (mg/g)
Ccb (mg/L)
q (mg/g)
25
4,039
3,91
82,88
4,156
3,90
82,43
3,810
3,93
83,76
4,002
3,91
0,68
1,02
50
11,842
7,40
75,74
12,012
7,52
75,78
12,208
7,53
75,52
12,020
7,48
0,31
1,61
75
26,467
9,58
64,41
25,846
9,81
65,49
27,056
9,74
64,28
26,456
9,71
0,66
2,72
100
45,095
10,88
54,68
46,141
10,80
53,93
45,193
10,83
54,50
45,476
10,84
0,39
4,20
T B O Đ
125
67,706
11,39
45,69
65,941
11,55
46,68
68,033
11,55
45,92
67,227
11,50
0,52
5,85
150
89,616
11,81
39,72
90,923
11,81
39,38
93,701
11,75
38,53
91,413
11,79
0,61
7,75
175
115,150
11,84
33,95
115,804
11,84
33,82
116,588
11,84
33,68
115,847 11,84
0,13
9,79
200
142,078
11,97
29,64
139,987
11,90
29,83
141,686
11,99
29,73
141,251 11,95
0,09
11,82
25
7,554
3,21
67,97
7,816
66,12
7,750
66,96
7,707
3,13
0,93
3,05
3,14
2,46
50
26,761
4,41
45,18
28,820
43,24
27,154
44,82
27,578
4,40
1,03
4,39
4,41
6,26
75
47,448
5,38
36,20
48,624
37,05
49,114
35,44
48,395
5,50
0,81
5,72
5,39
8,80
100
68,817
6,14
30,83
72,608
29,34
75,614
28,58
72,346
6,07
1,15
6,03
6,05
11,91
N T O Đ
125
90,059
6,92
27,75
94,830
25,97
91,235
26,52
92,041
6,72
0,92
6,65
6,59
13,70
150
112,667
7,20
24,22
115,150
7,26
23,97
114,758
23,90
114,192
7,22
0,17
7,21
15,81
175
138,026
7,26
20,82
143,516
7,27
20,22
138,418
20,82
139,987
7,27
0,35
19,25
7,28
200
165,085
7,37
18,25
169,007
7,47
18,10
164,954
18,12
166,349
7,38
0,08
22,54
7,30
60
Bảng 3.23. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ Tím tinh thể
qTB
SD Ccb/q
lgCcb
lgq
C (ppm)
H%
H%
H%
T B O Đ
T B O Đ
Ccb (mg/L) 1,841 5,932 15,556 34,413 54,991 78,293 112,326 146,368 199,345 261,647 8,358 19,946 44,441 74,574 115,248 142,956 175,805 218,059 259,041 345,704
Lần 1 q (mg/g) 4,06 8,47 16,52 23,93 29,23 34,23 37,16 40,44 40,39 47,70 2,76 5,67 10,74 15,90 17,17 21,30 24,46 26,10 28,45 30,89
Ccb (mg/L) 2,018 6,172 16,251 34,318 53,601 77,819 112,879 143,209 186,316 263,305 8,143 17,735 44,520 69,457 110,194 141,061 173,531 216,875 256,909 340,019
Lần 2 q (mg/g) 4,09 8,61 16,79 23,19 29,91 34,20 37,24 41,07 43,31 46,23 2,86 6,30 11,14 16,48 18,37 21,49 25,11 26,71 29,19 30,89
91,68 87,72 84,15 77,66 72,66 68,61 62,32 58,01 50,32 47,69 62,25 58,70 54,72 51,59 42,70 42,69 41,03 37,44 35,45 30,88
25 50 100 150 200 250 300 350 400 500 25 50 100 150 200 250 300 350 400 500
Ccb (mg/L) 1,993 6,589 15,777 33,970 54,611 76,556 108,852 145,104 186,789 258,094 8,661 19,883 41,867 70,973 112,089 142,072 174,416 227,061 260,463 332,123
Lần 3 q (mg/g) 4,17 8,61 16,32 23,23 29,90 34,14 37,71 40,63 43,09 47,91 2,84 5,95 11,10 15,83 18,28 21,03 24,60 24,87 28,36 33,10
91,01 87,47 83,78 77,16 73,62 68,72 62,26 58,91 53,75 46,75 63,74 63,98 55,57 54,26 45,47 43,23 41,98 38,11 36,23 31,24
91,27 86,72 83,80 77,37 73,25 69,04 63,40 58,33 53,56 48,14 62,07 59,93 57,00 52,72 44,92 42,54 41,36 35,38 35,25 33,26
4,11 8,56 16,54 23,45 29,68 34,19 37,37 40,71 42,26 47,28 2,82 5,97 10,99 16,07 17,94 21,27 24,72 25,89 28,67 31,63
0,34 0,52 0,21 0,25 0,48 0,22 0,64 0,46 1,93 0,71 0,91 2,77 1,15 1,34 1,47 0,37 0,48 1,42 0,52 1,28
0,48 0,73 0,96 1,46 1,83 2,27 2,98 3,56 4,51 5,52 2,98 3,21 3,97 4,46 6,27 6,68 7,06 8,52 9,03 10,73
0,290 0,795 1,200 1,534 1,736 1,890 2,047 2,161 2,281 2,417 0,924 1,283 1,640 1,855 2,051 2,152 2,242 2,344 2,413 2,531
0,613 0,933 1,219 1,370 1,472 1,534 1,573 1,610 1,626 1,675 0,450 0,776 1,041 1,206 1,254 1,328 1,393 1,413 1,457 1,500
61
Dựa vào kết quả bảng 3.22, 3.23, chúng tôi tiến hành xử lý các số liệu theo
phương trình đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich, Kết quả đươc chị ra trong các
hình dưới đây.
Hình 3.30. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb
Hình 3.29. Đường đẳng nhiệt hấp phụ
của các VLHP đối với MB.
Langmuir của các VLHP đối với MB.
Hình 3.31. Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Hình 3.32. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb
Langmuir của các VLHP đối với CV
của các VLHP đối với CV
Hình 3.33. Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Hình 3.34. Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Freundlick của VLHP đối với CV
Freundlick của VLHP đối với MB
62
Các kết quả nghiên cứu cho thấy sự hấp phụ xanh metylen, tím tinh thể trên
vật liệu tuân theo cả hai mô hình đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich. Các thông số
của hai mô hình đẳng nhiệt được tóm tắt trong bảng 3.24.
Bảng 3.24. Các mô hình hấp phụ CV, MB của đá ong tự nhiên
và đá ong biến tính
Mô hình Langmuir Mô hình Freundlich
b qmax Thông số R2 R2 k (mg/g) (L/mg)
ĐOTN 8,29 0.9934 0.048 0.2952 0.8884 1.713 Xanh
metylen ĐOBT 12,72 0.9998 0.122 0.2957 0.9892 3.159
ĐOTN 42,02 0.9866 0.008 0.6398 0.9794 0.868 Tím tinh
thể ĐOBT 51,55 0.9928 0.028 0.4966 0.9745 3.532
Theo lý thuyết, khi tham số có giá trị từ 0,1 0,5, quá trình hấp phụ xảy ra
dễ dàng; khi 0,5 < < 1,0, quá trình hấp phụ xảy ra khó khăn và khi >1,0, quá
trình hấp phụ xảy ra cực kì khó. Trong nghiên cứu của chúng tôi, các giá trị của
quá trình hấp phụ MB và CV trên đá ong biến tính < 0,5, chứng tỏ sự hấp phụ MB
và CV trên đá ong biến tính là dễ dàng [34].
Kết quả thu được cho thấy, dung lượng hấp phụ tím tinh thể và xanh metylen
của vật liệu đá ong biến tính bằng PSS lần lượt là 51,55 mg/g và 12,72 mg/g cao
hơn so với đá ong tự nhiên nhưng thấp hơn vật liệu đá ong biến tính bằng SDS [4].
Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, dung lượng hấp phụ MB trên đá ong biến tính
bằng PSS thấp hơn vật liệu hấp phụ chế tạo từ quặng sắt [11], vật liệu SiO2 tinh
thể nano [5] hay vật liệu đá ong biến tính có gia thêm đất hiếm [3]. So với vật liệu
nanocomposite [23] hay vật liệu nano sắt từ oxit [27] thì dung lượng hấp phụ CV
trên ĐOBT bằng PSS cao hơn. Kết quả cũng cho thấy dung lượng hấp phụ CV trên
ĐOBT bằng PSS lớn hơn dung lượng hấp phụ MB. Kết quả này có thể được giải
63
thích dựa vào bản chất cấu tạo và độ phân cực của hai chất màu và phù hợp với kết
quả đo thế zeta của vật liệu.
Do dung lượng hấp phụ CV lớn hơn nhiều so với dung lượng hấp phụ MB
nên chúng tôi nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ CV trên vật liệu. Kết
quả được trình bày trong mục 3.4.
3.4. Động học quá trình hấp phụ tím tinh thể của đá ong biến tính
Kết quả khảo sát được trình bày trong các bảng 3.25 và hình 3.35, 3.36 dưới đây.
Bảng 3.25. Số liệu khảo sát động học hấp phụ CV của đá ong biến tính
(“-“: không xác định)
q (mg/g) H(%)
Log (qe-qt)
Co (mg/L)
Thời gian (phút)
Ccb (mg/L)
t/q (phút.g/mg)
15
17,42
0.31
2.23
6.72
65.85
30
14.86
0.18
4.15
7.23
70.87
45
13.03
0.06
5.92
7.6
74.46
60
11.64
-0.06
7.62
7.87
77.18
51,01
75
7.25
-
8.57
8.75
85.79
90
9.74
-0.3
10.9
8.25
80.9
105
10.5
-0.19
12.96
8.1
79.42
120
10.6
-0.17
14.85
8.08
79.22
15
107.9
1.05
0.82
18.29
45.87
30
94.64
0.94
1.43
20.94
52.53
45
77.11
0.71
1.84
24.45
61.32
60
64.32
0.42
2.22
27.01
67.74
199,34
75
51.29
-
2.53
29.61
74.27
90
55.55
-0.07
3.13
28.76
72.13
105
56.02
-0.02
3.66
28.66
71.9
120
59.34
0.21
4.29
28
70.23
64
Hình 3.35. Đồ thị biểu diễn phương trình động học bậc 1 đối với tím tinh thể
Hình 3.36. Đồ thị biểu diễn phương trình động học bậc 2 đối với CV
Từ các phương trình, chúng tôi có được các tham số của các mô hình động học
(bảng 3.26 và 3.27).
Bảng 3.26. Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với CV
Nồng độ đầu
2
R1 k1 (phút-1) qe,exp (mg/g) qe,cal (mg/g) (mg/L)
50,01 0,8047 0,0021 9,19 2,054
199,34 0,7659 0,0046 29,61 13,34
qe,exp : dung lượng hấp phụ cân bằng tính theo thực nghiệm
qe,cal : dung lượng hấp phụ cân bằng theo phương trình động học
65
Bảng 3.27. Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với CV
Nồng độ đầu (mg/L)
2
R2 k2 (g/mg.phút) qe,exp (mg/g) qe,cal (mg/g)
51,01 0,9948 0,0302 9,19 8,496
199,34 0,9889 0,0029 29,61 31,45
Từ bảng 3.26; 3.27 cho thấy, các giá trị hệ số tương quan R2 trong phương trình
động học bậc 1 mô tả quá trình hấp phụ CV của đá ong biến tính khá xa giá trị 1 (R2 ≤
0,8). Ngoài ra, dung lượng hấp phụ CV tại thời điểm cân bằng tính theo mô hình
động học bậc 1 là 2,054 mg/g (đối với nồng độ CV là 50,01 mg/g) và 13,34 mg/g (đối
với nồng độ CV là 199,34 mg/g) khác xa so với giá trị thu được từ thực nghiệm
(tương ứng là 9,19 mg/g và 29,61 mg/g). Như vậy, quá trình hấp phụ tím tinh thể của
đá ong biến tính không tuân theo phương trình động học bậc 1. Đối với mô hình động
học bậc 2, các giá trị hệ số tương quan R2 trong phương trình đều lớn hơn so với bậc
1 (R2>0,98). Mặt khác, so sánh giá trị dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng tính
theo mô hình động học bậc 2 (qe,cal) và theo thực nghiệm (qe,exp) là xấp xỉ nhau. Do đó
quá trình hấp phụ tím tinh thể trên ĐOBT tuân theo phương trình động học bậc 2.
3.5. Tái sử dụng vật liệu
Kết quả tái sử dụng vật liệu được trình bày trong bảng 3.28 và hình 3.37.
Bảng 3.28. Kết quả khảo sát quá trình tái sử dụng vật liệu
Abs Ccb (ppm) q (mg/g) H%
Hấp phụ lần đầu 0,369 1,699 4,218 92,54
Tái sử dụng lần 1 0,462 2,735 4,099 88,23
Tái sử dụng lần 2 0,582 3,279 4,040 86,04
Tái sử dụng lần 3 0,321 4,024 4,139 83,72
66
Hình 3.37. Đồ thị khảo sát khả năng tái sử dụng ĐOBT
Kết quả nghiên cứu cho thấy, sau 4 lần sử dụng hiệu suất hấp phụ CV vẫn đạt
trên 83% chứng tỏ VLHP đã chế tạo có khả năng tái sử dụng khá tốt. Do đó hoàn
toàn có thể sử dụng đá ong biến tính bằng PSS để xử lý các cation chất màu có trong
các nguồn nước.
67
KẾT LUẬN
Qua quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài chúng tôi rút ra một số kết luận
chính sau:
1. Xác định điều kiện tối ưu cho quá trình biến tính đá ong bằng PSS (pH là 4;
nồng độ NaCl là 50 mM; tỉ lệ khối lượng vật liệu/ thể tích dung dịch là 5 mg/mL; thời
gian là 150 phút).
2. Kết quả nghiên cứu vật liệu bằng phương pháp SEM, BET, thế Zeta đã chứng
minh được quá trình biến tính đá ong bằng PSS là thành công.
3. Đã khảo sát được một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ xanh metylen, tím
tinh thể của vật liệu bằng phương pháp hấp phụ tĩnh (tỉ lệ khối lượng vật liệu hấp phụ
là 5 g/L; thời gian 75 phút; pH tối ưu cho sự hấp phụ xanh metylen là 9,0 và tím tinh
thể là 8,0; lực ion là 5mM NaCl cho MB; 10mM NaCl cho CV).
4. Sự hấp phụ xanh metylen và tím tinh thể trên vật liệu tuân theo mô hình đẳng
nhiệt Langmuir và Freundlich. Dung lượng hấp phụ cực đại xanh metylen, tím tinh
thể trên đá ong tự nhiên lần lượt là 8,29 mg/g; 42,02 mg/g; trên đá ong biến tính lần
lượt là 12,79 mg/g; 51,55 mg/g. Các giá trị của mô hình Freundlich đều nhỏ hơn 0,5,
chứng tỏ sự hấp phụ MB, CV trên đá ong biến tính bằng PSS xảy ra thuận lợi, dễ dàng.
5. Quá trình hấp phụ tím tinh thể tuân theo phương trình động học bậc 2.
6. Đã khảo sát được khả năng tái sử dụng vật liệu. Kết quả cho thấy sau 3 lần tái
sử dụng, hiệu suất hấp phụ tím tinh thể vẫn đạt trên 83%.
68
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. TIẾNG VIỆT:
1. Dương Thị Tú Anh (2014), Giáo trình các phương pháp phân tích công cụ, Nxb
Giáo dục.
2. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lý nước và nước
thải, Nxb Thống Kê.
3. Ma Thị Vân Hà (2015), “nghiên cứu khả nằn hấp phụ xanh metylen và metyl da
cam của các vật liệu đá ong biến tính”, Luận văn Thạc sĩ trường ĐHSP - ĐHTN.
4. Trương Thị Hoa (2017), "Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh metylen, tím tinh thể
của đá ong biến tính bằng chất hoạt động bề mặt", Luận văn thạc sĩ Trường
ĐHSP–ĐHTN.
5. Nguyễn Văn Hưng, Nguyễn Ngọc Bích, Nguyễn Hữu Nghị, Trần Hữu Bằng,
Đặng Thị Thanh Lê (2014), Tổng hợp và khảo sát hấp phụ xanh metylen trên vật
liệu SiO2 tinh thể nano, Tạp chí Hóa học, tập 52, số 5A, tr. 16 – 21.
6. Đỗ Trà Hương, Trần Thuý Nga (2014), Nghiên cứu hấp phụ màu metylen xanh bằng
vật liệu bã chè, Tạp chí Phân tích Hoá, Lý và Sinh học, tập 19, số 4, tr.27 - 32.
7. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí tập II,
NXB Giáo dục, Hà Nội.
8. Đặng Trấn Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2005), Xử lí nước cấp và nước thải dệt
nhuộm, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội.
9. Hồ Viết Quý (2007), Các phương pháp phân tích công cụ trong hóa học hiện đại,
NXB Đại học Sư phạm Hà Nội.
10. Lê Hữu Thiềng (2011), Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số kim loại nặng và
chất hữu cơ độc hại trong môi trường nước của các vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã
mía và khảo sát khả năng ứng dụng của chúng, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học
và công nghệ cấp Bộ.
11. Nguyễn Thị Thương (2015), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ quặng
sắt Trại Cau - Thái Nguyên và khảo sát khả năng hấp phụ của xanh metylen và
metyl da cam của vật liệu hấp phụ ”, Luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP-ĐHTN.
69
12. Ngô Thị Mai Việt, Honglatda Taochanhxay, Nguyễn Thị Hằng (2018), Hấp phụ
amoni, Mn(II) trên đá ong biến tính bằng chất hoạt động bề mặt, Tạp chí Phân
tích Hóa, Lý và Sinh học, T - 23, số 2, trang 93-101.
13. Ngô Thị Mai Việt, Nguyễn Thị Hằng, Phạm Thị Quỳnh, Nghiêm Thị Hương,
Ngô Thành Trung (2019), Tách loại amoni, Mn(II) trong nước sử dụng cột hấp
phụ đá ong biến tính bằng chất hoạt động bề mặt, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và
Sinh học, T - 24, số 1, trang 90-95.
14. Ngô Thị Mai Việt, Nguyễn Thị Hoa (2017), “Hấp phụ xanh metylen, metyl da
cam và phenol đỏ trên quặng apatit Lào Cai biến tính bằng sắt từ oxit”, Tạp chí
Hóa học, tập 55, số 5e12, trang 128–133.
15. Ngô Thị Mai Việt, Nguyễn Thị Hoa (2017), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh
metylen và phenol đỏ của quặng apatit Lào Cai”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và
Sinh học, tập 22, số 3, trang 124–131.
16. A. Safa Özcan, Bilge Erdem, Adnan Özcan, “Adsorption of Acid Blue 193 from
TIẾNG ANH:
aqueous solutions onto BTMA-bentonite”, Colloids and Surfaces A: Physicochem.
Eng. Aspects 266 (2005), pp. 73–81.
17. Asok Adak, Manas Bandyopadhyay, Anjali Pal (2006), “Fixed bed column study
for the removal of crystal violet (C. I. Basic Violet 3) dye from aquatic
environment by surfactant-modified alumina”, Dyes and Pigments 69 (2006), pp.
245-251.
18. C. Wang, C. Feng, Y. Gao, X. Ma, Q. Wu, and Z. Wang, “Preparation of a graphene-
based magnetic nanocomposite for the removal of an organic dye from aqueous
solution,” Chemical Engineering Journal, vol. 173, no. 1, pp. 92-97, 2011.
19. Docampo, R.; Moreno, S.N. (1990), “The metabolism and mode of action of
gentian violet”, Drug Metab. Rev. 22 (2-3): 161-178)]
20. Ghosh, K.G. Bhattacharyya, (2002), “Adsorption of methylene blue on
kaolinite”, Appl. Clay Sci. 20, pp 295–300.
21. Gorgas, Ferdinand J. S. (1901), “Pyoctanin - Methyl-Violet - Pyoctanine”, Dental
Medicine. A Manual Of Dental Materia Medica And Therapeutics, 7th
edition (chestofbooks.com)
70
22. M.A.M. Salleh, D.K. Mahmoud, W.A.W.A. Karim, A. Idris, Desalination 280
(2011).
23. M.Gholami, M.T. Vardini, G.R. Mahdavinia (2016), Investigation of the effect of
magnetic particles on the Crystal Violet adsorption onto a novel nano composite
based on carrageenan g – poly (methacrylic acid), Carbohydr. Polym., 136, pp.
24. Martin A. Schoonen, Jan M.T. Schoonen, “Removal of crystal violet from
772 – 781.
aqueous solutions using coal”, Journal of Colloid and Interface Science 422
(2014), pp. 1–8.
25. Ming Chen, Karen Shafer-Peltier, Stephen J. Randtke, Edward Peltier (2018) ,
“Competitive association of cations with poly(sodium 4-styrenesulfonate) (PSS)
and heavy metal removal from water by PSS-assisted ultrafiltration” p. 155-164.
26. Pham Thu Thao, Pham Tien Duc (2018), Adsorptive removal of Rhodamine B
using sodium dodecyl sulfate modified laterite soil, Vietnam Journal of Science
and Technology, Vol 56 (6), pp. 706-713.
27. S. Hamidzadeh, M. Torabbeigi, S.J.Shahtaheri (2015), Removal of crystal violet
from water by magnetically modified activated carbon and nanomagnetic iron
oxide, J. Environ. Health Sci.Eng, 13, p. 8.
28. Shaobin Wang, Z.H. Zhu, Anthony Coomes, F. Haghseresht, G.Q. Lu (2004),
The physical and surface chemical characteristics of activated carbons and the
adsorption of methylene blue from waste water, Journal of Colloid and Interface
Science 284, pp. 440 – 446.
29. Shuang xing Zha, et al. (2013), The removal of amoxicilin from wastewater using
organobentonite, Journal of Environmental Management, 219, pp. 569-576.
30. Sudipta Chatterjee, Dae S. Lee, Min W. Lee, Seung H. Woo, “Enhanced
adsorption of congo red from aqueous solutions by chitosan
hydrogel beads impregnated with cetyl trimethyl ammonium bromide”,
Bioresource Technology 100 (2009), pp. 2803-2809.
31. Thi Phuong Minh Chu, et al. (2019), Synthesis, characterization, and
modification of alumina nanoparticales for cationic dye removal, Materials, 12,
450, pp. 1-15.
32. Tien Duc Pham, Hoang Hiep Nguyen, Ngoc Viet Nguyen, Thanh Tu Vu, Thi
71
Ngoc Mai Pham, Thi Hai Yen Doan, Manh Ha Nguyen and Thi Mai Viet
Ngo (2017), Adsorptive Removal of Copper by Using Surfactant Modified
Laterite Soil, Journal of Chemistry, Vol.2017, pp. 1-10.
33. Tran Thi Thuy, Le Van Anh, Pham Tien Duc (2017), Adsorptive removal of
oxytetracyline antibiotic from aqueous solution using surfactant modified
alumina, Vietnam Journal of Chemistry, Vol 55 (2e), pp. 172-176.
34. C. Wang, C. Feng, Y. Gao, X. Ma, Q. Wu, and Z. Wang, “Preparation of a graphene-
based magnetic nanocomposite for the removal of an organic dye from aqueous
solution,” Chemical Engineering Journal, vol. 173, no. 1, pp. 92–97, 2011.
72
