nghiên cứu khả năng hấp phụ một số kim loại nặng trong nước của vật liệu hấp phụ chế tạo từ cuống lá chuối và thử nghiệm xử lí môi trường

Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM



MAI THỊ PHƢƠNG THẢO




NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ
MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC
CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ CUỐNG LÁ CHUỐI
VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÍ MÔI TRƢỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC









THÁI NGUYÊN, NĂM 2011



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM



MAI THỊ PHƢƠNG THẢO




NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ
MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC

CỦA VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ CUỐNG LÁ CHUỐI
VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÍ MÔI TRƢỜNG




CHUYÊN NGÀNH : HOÁ PHÂN TÍCH
MÃ SỐ: 60.44.29


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC




NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG





THÁI NGUYÊN, NĂM 2011



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

3
LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Hữu Thiềng,
người thầy đã hướng dẫn, giúp đỡ và động viên em trong suốt quá trình
học tập và thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, khoa Sau đại học
trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận
lợi cho em trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Hóa học, các cán
bộ làm việc tại phòng Nghiên cứu khoa học, phòng thí nghiệm Hóa lí
trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã góp ý, giúp đỡ, tạo
điều kiện cho em thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự động viên, ủng hộ, giúp đỡ của những
người thân trong gia đình và bạn bè trong suốt thời gian học tập và
nghiên cứu.

Thái Nguyên, tháng 08
năm 2011
Tác giả luận văn
Mai Thị Phương Thảo



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

4



LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: đề tài “ Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số kim
loại nặng trong nước của vật liệu hấp phụ chế tạo từ cuống lá chuối và thử
nghiệm xử lí môi trường ” 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 08 năm 2011
Tác giả luận văn











Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

5
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa ……………………………………………………………

Lời cam đoan ……………………………………………………………
i
Mục lục …………………………………………………………………
ii
Danh mục các chữ viết tắt ………………………………………………

iv
Danh mục các bảng ……………………………………………………
v
Danh mục các hình ………………………………………………………
vii
MỞ ĐẦU …………………………………………………………………
1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN………………………………………………
3
1.1 Giới thiệu về đối tƣợng xử lý ………………………………………
3
1.1.1 Tình trng nguồn nước bị ô nhim kim loi nng …………………
3
1.1.2 Ảnh hưởng của nguồn nước ô nhim kim loi nng
tới sức khỏe con người ……………………………………………

4
1.1.3 Tiêu chuẩ n Việ t Nam (TCVN) về nướ c thả i
chứ a ion kim loi nng……………………………………………….

6
1.2 Giớ i thiệ u về phƣơng phá p hấ p phụ ………………………………
6
1.2.1 Các khái niệ m………………………………………………………
6
1.2.2 Động học hấp phụ …………………………………………………
9
1.2.3 Một số mô hì nh đẳ ng nhiệ t hấ p phụ cơ bản…………………………
10
1.2.4 Hấp phụ trong môi trường nước …………………………………….

12
1.2.5 Quá trình hấp phụ động trên cột …………………………………….
14
1.3 Giới thiệu về phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)………
16
1.3.1 Nguyên tắc …………………………………………………………
16
1.3.2 Phương pháp đường chuẩn…………………………………………
16
1.4 Giới thiệu về cuống lá chuối ………………………………………
17
1.4.1 Năng suất và sản lượng chuối ………………………………………
17
1.4.2 Thành phn chnh của xơ cuống lá chuối……………………………
18
1.5 Mộ t số hƣớ ng nghiên cƣ́ u sƣ̉ dụ ng phụ phẩ m nông nghiệ p
lm VLHP …………………………………………………………
19
Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM …………………………………………
22
2.1 Thiết bị và ha chất ………………………………………………….
22
2.1.1 Thiết bị ……………………………………………………………
22
2.1.2 Hoá chất ……………………………………………………………
22
2.2 Chế tạo VLHP từ cuống lá chuối……………………………………
22
2.2.1 Quy trình chế to VLHP từ cuống lá chuối …………………………
22

2.2.2 Khảo sát một số đc điểm bề mt của NL và VLHP ………………
23



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

6
2.3 Phƣơng pháp thực nghiệm ………………………………………….
25
2.3.1 Phương pháp hấp phụ tĩnh ………………………………………….
25
2.3.2 Phương pháp hấp phụ động …………………………………………
25
2.4. Các thí nghiệm nghiên cứu …………………………………………
26
2.4.1 Dựng đường chuẩn xác định nồng độ ion kim loi
theo phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)……………………
26
2.4.2 Khảo sát khả năng hấp phụ của NL và VLHP
đối với Cu(II), Ni(II), Cr(VI) ………………………………
28
2.4.3 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ
Cu(II), Ni(II), Cr(VI) của VLHP bằng phương pháp hấp phụ tĩnh
28
2.4.4 Khảo sát khả năng tách loi và thu hồi Cu(II), Ni(II), Cr(VI)
bằng phương pháp hấp phụ động trên cột…………………………
30
2.4.5 Xử lý thử mẫu nước thải chứa Cu(II), Ni(II), Cr(VI) ……………….
31

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ……………………………
32
3.1 Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của NL
v VLHP đối với Cu(II), Ni(II), Cr(VI) ………………
32
3.2 Kết quả khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ
Cu(II), Ni(II), Cr(VI) của VLHP bằng phƣơng pháp hấp phụ tĩnh ……
33
3.2.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP ………………
33
3.2.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc …………………
34
3.2.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH ………………………………
36
3.2.4 Kết quả khảo sát cơ chế hấp phụ của VLHP
đối với Cu(II), Ni(II), Cr(VI) ………………………………………
38
3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng của một số ion đến sự hấp phụ
Cu(II), Ni(II), Cr(VI) ……………………………………………
40
3.2.6 Xác định dung lượng hấp phụ cực đi của VLHP đối với Cu(II),
Ni(II), Cr(VI) theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir…
43
3.2.7 Động học hấp phụ Cu(II), Ni(II), Cr(VI) của VLHP
45
3.3 Kết quả khảo sát khả năng tách loại v thu hồi
Cu(II), Ni(II), Cr(VI) bằng phƣơng pháp hấp phụ động trên cột ….
50
3.3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng ………………………
50

3.3.2 Kết quả giải hấp thu hồi Cu(II), Ni(II), Cr(VI) …………………
52
3.4 Tái sử dụng VLHP…………………………………………………
56
3.5 Kết quả xử lí thử mẫu nƣớc thải chứa Cu(II), Ni(II), Cr(VI) …….
59
KẾT LUẬN ………………………………………………………………
62
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………




Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

7

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT



A
Mật độ quang
AAS
Phổ hấp thụ nguyên tử
BV
Bed-Volume
FAO

Tổ chức lương thực thế giới
F-AAS
Phổ hấp phụ nguyên tử ngọn lửa
IARC
Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế
IR
Phổ hồng ngoi
JECFA
Ủy ban chuyên viên FAO/WHO về phụ gia thực phẩm
Nd
Notdecter
NL
Nguyên liệu
PA
Tinh khiết phân tch
SEM
Ảnh chụp knh hiển vi điện tử quét
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
VLHP
Vật liệu hấp phụ
WHO
Tổ chức y tế thế giới

Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

8
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Giá trị giới hn nồng độ một số chất ô nhim
trong nước thải công nghiệp………………… ……………….
6
Bảng 1.2: Các yếu tố ảnh hưởng tới chiều dài vùng chuyển khối
và phương pháp hn chế chúng………………………………
15
Bảng 1.3: Din biến sản xuất chuối ở Việt Nam…………………………
18
Bảng 1.4: Thành phn chnh của xơ cuống lá chuối ……………………
18
Bảng 2.1: Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa
của các nguyên tố Cu, Ni, Cr ………………………………….
26
Bảng 2.2: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Cu(II) …………
27
Bảng 2.3: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Ni(II) …………
27
Bảng 2.4: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Cr(VI) ………….
27
Bảng 3.1: Các thông số hấp phụ của NL, VLHP
đối với Cu(II), Ni(II), Cr(VI) ………………………………….
32
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến sự hấp phụ Cu(II),
Ni(II), Cr(VI) …………………………………………
33

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến sự hấp phụ
Cu(II), Ni(II), Cr(VI) ………………………………………….
34
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Cu(II), Ni(II), Cr(VI) …….
36
Bảng 3.5: pH và độ dẫn điện riêng của dung dịch Cu(II)
trước và sau khi hấp phụ ………………………………………
38
Bảng 3.6: pH và độ dẫn điện riêng của dung dịch Ni(II)
trước và sau khi hấp phụ ………………………………………
38
Bảng 3.7: pH và độ dẫn điện riêng của dung dịch Cr(IV)
trước và sau khi hấp phụ ………………………………………

38
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của Na
+
, Ca
2+
tới sự hấp phụ Cu(II), Ni(II) ……….
40
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của NO
3
-
,
SO
4
2-
tới sự hấp phụ Cr(VI) ………
41

Bảng 3.10: Các thông số hấp phụ Cu(II), Ni(II), Cr(VI) của VLHP ……
43
Bảng 3.11: Dung lượng cực đi và hằng số Langmuir ……………………
45
Bảng 3.12: Các thông số hấp phụ của Cu(II) ……………………………
45
Bảng 3.13: Các thông số hấp phụ của Ni(II) ……………………………
46



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

9
Bảng 3.14: Các thông số hấp phụ của Cr(VI) …………………………….
47
Bảng 3.15: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 1
đối với Cu(II), Ni(II), Cr(VI) ………………………………….
48
Bảng 3.16: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 2
đối với Cu(II), Ni(II), Cr(VI) ………………………………….
49
Bảng 3.17: Nồng độ Cu(II), Ni(II), Cr(VI) sau khi ra khỏi cột hấp phụ
ứng với các tốc độ dòng khác nhau ……………………………
50
Bảng 3.18: Kết quả giải hấp Cu(II) trên VLHP ứng với nồng độ axit HCl
khác nhau……………………………………………………
52
Bảng 3.19: Hiệu suất giải hấp Cu(II) trên VLHP ứng với nồng độ axit
HCl khác nhau………………………………………………

53
Bảng 3.20: Kết quả giải hấp Ni(II) trên VLHP ứng với nồng độ axit HCl
khác nhau……………………………………………………
53
Bảng 3.21: Hiệu suất giải hấp Ni(II) trên VLHP ứng với nồng độ axit
HCl khác nhau………………………………………………
53
Bảng 3.22: Kết quả giải hấp Cr(VI) trên VLHP ứng với nồng độ axit HCl
khác nhau……………………………………………………
54
Bảng 3.23: Hiệu suất giải hấp Cr(VI) trên VLHP ứng với nồng độ axit
HCl khác nhau………………………………………………
54
Bảng 3.24: Khả năng hấp phụ Cu(II), Ni(II), Cr(VI)
của VLHP mới và VLHP tái sinh ……………………………
56
Bảng 3.25: Hiệu suất hấp phụ Cu(II), Ni(II) và Cr(VI) ứng với
VLHP mới, VLHP tái sinh ln 1 và VLHP tái sinh ln 2 ……
57
Bảng 3.26: Kết quả tách loi Cu(II), Ni(II), Cr(VI) khỏi nước thải
theo phương pháp hấp phụ tĩnh ………………………………
59
Bảng 3.27: Kết quả tách loi Cu(II), Ni(II), Cr(VI) khỏi nước thải
theo phương pháp hấp phụ động ………………………………
60

Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

10
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Mô hình cột hấp phụ …………………………………………
14
Hình 1.2: Dng đường cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ ti
điểm cuối của cột hấp phụ theo thời gian …………………….
16
Hình 2.1: Phản ứng este hóa xenlulozơ bằng axit xitric …………………
23
Hình 2.2: Phổ IR của NL … ……………………………………
24
Hình 2.3: Phổ IR của VLHP ……………………………………………
24
Hình 2.4: Ảnh chụp SEM của NL ……………………………………
25
Hình 2.5: Ảnh chụp SEM của VLHP ……………………………………
25
Hình 2.6: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Cu(II) …………………
27
Hình 2.7: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Ni(II) …………………
27
Hình 2.8: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) ………………
27
Hình 3.1: Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến sự hấp phụ Cu(II),
Ni(II), Cr(VI)… ……………………………………
33

Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc tới sự hấp phụ Cu(II),
Ni(II), Cr(VI) …………………………………… …………
35
Hình 3.3: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Cu(II), Ni(II), Cr(VI) ……
36
Hình 3.4: Ảnh hưởng của Na
+
, Ca
2+
tới sự hấp phụ Cu(II) ……….
40
Hình 3.5: Ảnh hưởng của Na
+
, Ca
2+
tới sự hấp phụ Ni(II)…… ….
41
Hình 3.6: Ảnh hưởng của NO
3
-
, SO
4
2-
tới sự hấp phụ Cr(VI) …………
42
Hình 3.7: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với Cu(II)
44
Hình 3.8: Sự phụ thuộc của C
cb
/q vào C

cb
của Cu(II) ………………
44
Hình 3.9: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với Ni(II)
44
Hình 3.10: Sự phụ thuộc của C
cb
/q vào C
cb
của Ni(II) …………………
44



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

11
Hình 3.11: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP đối với Cr(VI)
44
Hình 3.12: Sự phụ thuộc của C
cb
/q vào C
cb
của Cr(VI) ………………….
44
Hình 3.13: Đồ thị phương trình động học bậc 1 (a) và bậc 2 (b)
đối với Cu(II) ………………………………………………
46
Hình 3.14: Đồ thị phương trình động học bậc 1 (a) và bậc 2 (b)
đối với Ni(II) ………………………………………………

47
Hình 3.15: Đồ thị phương trình động học bậc 1 (a) và bậc 2 (b)
đối với Cr(VI) ……………………………………………….
48
Hình 3.16: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Cu(II) ….
51
Hình 3.17: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Ni(II) …
51
Hình 3.18: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Cr(VI) …
51
Hình 3.19: Ảnh hưởng của nồng độ axit HCl đến sự giải hấp Cu(II)
trên VLHP ………………………………………
55
Hình 3.20: Ảnh hưởng của nồng độ axit HCl đến sự giải hấp Ni(II)
trên VLHP ………………………………………
55
Hình 3.21: Ảnh hưởng của nồng độ axit HCl đến sự giải hấp Cr(VI) trên
VLHP ………………………………………
55
Hình 3.22: Đường cong thoát của Cu(II) ứng với VLHP mới và VLHP
tái sinh ……………………………………………………….
57
Hình 3.23: Đường cong thoát của Ni(II) ứng với VLHP mới và VLHP
tái sinh ……………………………………………………….
58
Hình 3.24: Đường cong thoát của Cr(VI) ứng với VLHP mới và VLHP
tái sinh ……………………………………………………….
58
Hình 3.25: Đường cong thoát của nước thải chứa Cu(II), Ni(II), Cr(VI)
61

Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

12
MỞ ĐẦU

Trong những năm gn đây, nền công nghiệp thế giới nói chung và nước ta
nói riêng phát triển ngày càng nhanh chóng và đt được nhiều thành tựu rực
rỡ. Tuy nhiên sự phát triển đó đã dẫn đến việc tăng cường xả thải các chất độc
hi vào môi trường, nhất là môi trường nước. Các hot động khai thác mỏ, m
điện, thuộc da, lọc hóa du, luyện kim, dệt nhuộm,…đã to ra nguồn ô nhim
chứa các kim loi nng như Cu(II), Ni(II), Pb(II), Fe(II), As(III), Cr(VI),…
Những kim loi này có ảnh hưởng trực tiếp tới sự biến đổi gen, gây ung thư,
gây rối lon hot động của gan, thận, não, hệ thn kinh trung ương của con
người,…cũng như ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường và hệ sinh thái
[16], [22]. Đối với những nước đang phát triển như Việt Nam, qui mô công
nghiệp chủ yếu ở mức vừa và nhỏ, nên phn lớn các nhà máy, x nghiệp có hệ
thống xử l nước thải lc hậu hoc không có. Vì vậy, ngoài việc yêu cu các
nhà máy, xí nghiệp nâng cấp hệ thống xử l nước thải, thì việc tìm ra các qui
trình xử l nguồn nước bị ô nhim nói chung và nguồn nước bị ô nhim bởi
kim loi nng nói riêng đang là vấn đề cấp thiết được toàn xã hội quan tâm.
Hiện nay, có nhiều phương pháp tách các kim loi nng trong môi trường
nước như: phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion, phương pháp kết
tủa hóa học, thẩm thấu ngược,…Trong các phương pháp này, phương pháp
kết tủa là kinh tế nhất nhưng li không hiệu quả đối với các dung dịch loãng.
Phương pháp trao đổi ion, thẩm thấu ngược cũng cho hiệu quả cao nhưng li
khó bảo trì và chi ph vận hành cao. Phương pháp hấp phụ là phương pháp sử

dụng sinh khối để tách các kim loi có trong nước thải, phương pháp này
đang được đánh giá là giải pháp đy tiềm năng, mà trong đó phương pháp hấp
phụ bằng vật liệu chế to từ các phụ phẩm nông nghiệp đang được mở rộng
nghiên cứu và phát triển, bởi: quy trình đơn giản, chi ph thấp, hiệu quả cao,
tận dụng được nguồn phụ phẩm nông nghiệp, không đưa thêm các chất độc
hi vào môi trường, d dàng giải hấp thu hồi ion kim loi và tái sử dụng



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

13
vật liệu [17]. Việt Nam là một nước nông nghiệp nên nguồn phụ phẩm nông
nghiệp rất dồi dào, phong phú. Theo thống kê thì nước ta là một trong bốn nước
có diện tch cây ăn quả lớn nhất Đông Nam Á. Trong đó, cây chuối có diện tch
và sản lượng lớn nhất, vì vậy lượng cuống lá chuối thải ra là rất lớn [20]. Mt
khác, một số kết quả phân tch đã chỉ ra rằng thành phn chnh của cuống lá
chuối gồm có các polyme như xenlulozơ, hemixenlulozơ, lignin,…[27]. Các
polyme này chứa các nhóm như hydroxyl, cacbonyl, cacboxyl,…là những
thành phn có khả năng hấp phụ, trao đổi ion [16], [22], [25]. Xuất phát từ
thực tế đó, chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ
một số kim loại nặng trong nước của vật liệu hấp phụ chế tạo từ cuống
lá chuối và thử nghiệm xử lí môi trường ”.
Trong đề tài này chúng tôi tập trung nghiên cứu các nội dung sau:
- Chế to vật liệu hấp phụ (VLHP) từ cuống lá chuối.
- Khảo sát một số đc điểm bề mt của cuống lá chuối trước và sau
khi biến tnh bằng phổ hồng ngoi (IR) và ảnh chụp knh hiển vi điện tử
quét (SEM).
- Khảo sát khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp
phụ của VLHP chế to được theo phương pháp hấp phụ tĩnh. Cụ thể là các

yếu tố: Khối lượng VLHP, pH, thời gian đt cân bằng hấp phụ, sự có mt của
một số ion, nồng độ đu.
- Khảo sát khả năng tách loi và thu hồi Cu(II), Ni(II), Cr(VI) của VLHP
chế to được theo phương pháp hấp phụ động trên cột.
- Khảo sát khả năng tái sử dụng VLHP.
- Sử dụng VLHP chế to được thử xử lý mẫu nước thải chứa Cu(II),
Ni(II), Cr(VI).





Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

14
Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.2 Giới thiệu về đối tƣợng xử lý
1.1.1 Tnh trạng nguồn nước bị ô nhiễ m kim loạ i nặ ng
Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng, nó cn thiết cho sự tồn ti
của mọi sinh vật. Tuy nhiên, hiện nay, tài nguyên nước nói chung và nguồn
nước sch nói riêng đang ngày càng cn kiệt bởi tác động của con người.
Trong những năm gn đây, tốc độ công nghiệp hóa, đô thị hóa ở nước ta din
ra khá nhanh chóng nhưng vấn đề về môi trường li chưa được quan tâm và
đu tư đúng mức. Nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất, khai thác
mỏ,…không có hệ thống xử l rác thải hoc có nhưng lc hậu, xử l kém hiệu
quả. Do đó lượng các chất thải độc hi, đc biệt là các kim loi nng vẫn đổ ra
môi trường ngày càng tăng. Khi thải ra môi trường, một số hợp chất kim loi
nng tch tụ li trong đất, một số có thể bị hòa tan dưới tác động của nhiều
yếu tố như độ chua của đất, nước mưa. Điều này càng to điều kiện để các

kim loi nng phát tán vào môi trường nước nhanh và rộng. Theo số liệu phân
tch thống kê cho thấy, hàm lượng các kim loi nng trong môi trường nước
gn các khu công nghiệp hu hết đều xấp xỉ hoc vượt quá giới hn cho phép
[2], [4], [5]. Ở các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Ch Minh phn
lớn nước thải sinh hot, thậm ch cả rác thải rắn từ các khu dân cư, các cơ sở y
tế, cơ quan, trường học,…không qua hệ thống xử l mà xả trực tiếp ra kênh,
mương, sông, hồ,… khiến cho nhiều con sông như sông Tô Lịch, sông Kim
Ngưu, sông Lừ, sông Sài Gòn,…đã trở thành những con sông chết [5].
Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ô nhim nước là vấn đề
đáng lo ngi hơn so với ô nhim đất. Do đó, sự ô nhim nguồn nước, đc biệt
là nguồn nước ô nhim các kim loi nng đã và đang là vấn đề được cả thế



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

15
giới quan tâm và tìm biện pháp khắc phục, giảm thiểu bởi ảnh hưởng độc hi
lâu dài của nó tới hệ sinh thái và sức khỏe con người.
1.1.2 Ảnh hưởng của nguồn nước ô nhiễm kim loại nặng tới sức khỏe con người
Một số kim loạ i nặ ng ở nồ ng độ vi lượ ng là cá c nguyên tố dinh dưỡ ng cầ n
thiế t cho sự phá t triể n bì nh thườ ng của con người. Tuy nhiên, phn lớn các kim
loi nng có tá c độ ng tiêu cực tớ i sứ c khỏ e con ngườ i và môi trường sinh thái.
Các kim loi nng như Pb, As, Cd, Hg, Cu, Ni, Cr, Fe, thường không
tham gia hoc t tham gia vào quá trình sinh hóa của sinh vật mà tch lũy
trong cơ thể chúng và theo chuỗi thức ăn thâm nhậ p và o cơ thể người. Khi đó ,
các kim loi nng s tác động đến các quá trình sinh hó a của cơ thể, bởi chúng
có ái lự c lớ n vớ i cá c nhó m -SH, -SCH
3
của các nhóm enzym, làm các enzym

bị mất hot tnh , cản trở quá trình tổ ng hợ p protein [3]. Dưới đây là ảnh
hưởng cụ thể của một số kim loi nng:
Tác dụng sinh hoá củ a đồng
Đồng là một nguyên tố có tnh dẫn điện dẫn nhiệt tốt nên nó là một trong
những kim loi chủ yếu của kỹ thuật điện. Đồng được sử dụng nhiều để sản
xuất mô tơ điện, động cơ điện, máy thu thanh, vô tuyến truyền hình, các thiết
bị điện tử phức tp,…Ngoài ra đồng còn là nguyên tố vi lượng cn thiết đối
với động vật và thực vật. Với thực vật, nếu thiếu đồng, hàm lượng diệp lục tố
t đi, lá bị vàng úa, cây ngừng ra quả và có thể bị chết. Ở cơ thể người và động
vật khi thiếu đồng, hot tnh của hệ men giảm đi, quá trình trao đổi protein bị
chậm li, do đó làm các mô xương chậm phát triển, thiếu máu, suy
nhược,…Tuy nhiên, ở cơ thể người, thừa đồng cũng rất nguy hiểm vì nó là
một trong những yếu tố gây các bệnh về gan, thận, nội tiết, thn kinh,…



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

16
Năm 1982, JECFA (Ủy ban chuyên viên FAO/WHO về phụ gia thực
phẩm) đã đề nghị giá trị tm thời cho lượng đồng đưa vào cơ thể người có thể
chịu đựng được là 0,5 mg/kg thể trọng/ngày [2], [12], [15].
Tác dụng sinh hoá củ a niken
Niken được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất, điện tử, luyện
kim, m điện, sản xuất thuỷ tinh, gốm, sứ,… Niken được tìm thấy trong cá c
chấ t sa lắ ng, trầ m tí ch, trong thuỷ hả i sả n và một số thự c vậ t.
Với cơ thể người, khi bị nhiễ m độc niken s xuất hiện triệ u chứ ng khó
chịu, buồ n nôn, đau đầ u, khi tiế p xú c nhiề u sẽ ả nh hưở ng đế n phổ i , hệ thầ n
kinh trung ương, gan, thậ n, tăng khả năng mắc ưng thư đường hô hấp,…Nế u
da tiế p xú c lâu dà i vớ i niken sẽ gây hiệ n tượ ng viêm da, dị ứng [4].

Tác dụng sinh hoá củ a crom
Crom là nguyên tố tương đối phổ biến trong tự nhiên. Trong công nghiệp,
crom chủ yếu được dùng để sản xuất các loi thép đc biệt như thép không gỉ,
thép chịu nhiệt,…Ngoài ra, vì có màu sắc đẹp nên crom và nhiều hợp chất của
crom được dùng trong công nghiệp sản xuất thủy tinh, đồ gốm, dệt, hội họa,
thuộc da,…
Crom còn là nguyên tố vi lượng cn thiết cho một số quá trình sinh học
của cơ thể như: chuyển hoá glucozơ, vitamin,…Tuy nhiên, phn lớn các hợp
chất của crom li độc đối với con người, đc biệt là Cr(VI). Các hợp chất
Cr(VI) có thể gây viêm loét da, mụn cơm, viêm gan, viêm thận, thủng vách
ngăn lá ma, ung thư phổi,…Theo IARC (Cơ quan nghiên cứu ung thư
Quốc tế) đã xếp Cr(VI) vào nhóm 1- nhóm tác nhân chắc chắn gây ung
thư ở người [2], [12], [15].




Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

17
1.1.3 Tiêu chuẩ n Việ t Nam (TCVN) về nướ c thả i chứ a ion kim loại nặng
TCVN 5945 : 2005 quy đị nh nồ ng độ củ a ion kim loi trong nướ c thải
công nghiệp như sau:
Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ một số chất ô nhiễm
trong nƣớc thải công nghiệp
Nguyên tố
Đơn vị
Giá trị giới hạn
A
B

C
Đồng
mg/l
2,000
2,000
5,000
Niken
mg/l
0,200
0,500
2,000
Crom (VI)
mg/l
0,050
0,100
0,500
Trong đó :
Nước thải công nghiệp có giá trị nồng độ các chất ô nhim bằng hoc
nhỏ hơn giá trị trong cột A có thể đổ vào các vực nước thường được dùng làm
nguồn nước cho mục đch sinh hot.
Nước thải công nghiệp có giá trị nồng độ các chất ô nhim lớn hơn giá
trị trong cột A nhưng nhỏ hơn hoc bằng giá trị trong cột B thì được đổ vào
các vực nước nhận thải khác, như: các vực nước dùng cho giao thông, thủy
lợi, trồng trọt, nuôi trồng thủy hải sản,…trừ các thủy vực qui định ở cột A.
Nước thải công nghiệp có giá trị nồng độ các chất ô nhim lớn hơn giá
trị trong cột B nhưng không vượt quá giá trị trong cột C chỉ được phép thải
vào các nơi được qui định (như hồ chứa nước thải được xây riêng, cống dẫn
đến nhà máy xử lý nước thải tập trung,…) [13].
1.2 Giớ i thiệ u về phƣơng phá p hấ p phụ
1.2.1 Các khái niệm

Sự hấ p phụ
Hấ p phụ là sự tí ch lũ y chấ t trên bề mặ t phân cá ch cá c pha (kh - rắ n, lỏng-
rắ n, kh-lỏng, lỏng-lỏng).



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

18
Chấ t hấ p phụ là chấ t mà phầ n tử ở lớ p bề mặ t có khả năng hú t cá c phầ n t ử
của pha khác nằm tiếp xúc với nó.
Chấ t bị hấ p phụ là chấ t bị hú t ra khỏ i pha thể tí ch đế n tậ p trung trên bề
mặ t chấ t hấ p phụ .
Thông thườ ng quá trì nh hấ p phụ là quá trì nh toả nhiệ t.
Tu theo bản chất của lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ ,
ngườ i ta phân biệ t hấ p phụ vậ t lý và hấ p phụ hoá họ c . Hấ p phụ vậ t lý gây ra
bở i lự c Vander Waals (bao gồm các loi lực: cảm ứng, định hướng, khuếch
tán), lực liên kết hiđro,…đây là những lực yếu, nên liên kết hình thành không
bền, d bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ vật lý có tnh thuận nghịch cao. Hấ p phụ
hoá học gây ra bởi lực liên kết hoá học (lực liên kết ion, lực liên kết cộng hóa
trị, lực liên kết phối tr, ) gắn kết những phn tử chất bị hấp phụ với những
phn tử của chất hấp phụ thành những hợp chất bề mt, liên kế t nà y bề n, khó
bị phá vỡ. Trong thự c tế , sự phân biệ t giữ a hấ p phụ vậ t lý và hấ p phụ hoá họ c
chỉ là tương đối vì ranh giới giữa chúng không r rệt. Mộ t số trườ ng hợ p tồ n
ti cả quá trình hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học . Ở vù ng nhiệ t độ thấ p xả y
ra quá trì nh hấ p phụ vậ t lý , khi tăng nhiệ t độ khả năng hấ p phụ vậ t lý giả m và
khả năng hấ p phụ hoá học tăng lên [6], [8].
Giải hp phụ
Giải hấp phụ là quá trình chất bị hấp phụ ra khỏi lớp bề mt chất hấp phụ .
Giải hấp phụ dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi đối với quá trình

hấ p phụ . Giải hấp phụ là phư ơng phá p tá i sinh vậ t liệ u hấ p phụ để có thể tiế p
tục sử dụng li nên nó mang đc trưng về hiệ u quả kinh tế .
Mộ t số phương phá p tái sinh vật liệu hấp phụ:
Phương pháp hóa lý: Có thể thực hiện ti chỗ, ngay trên cột hấp phụ nên
tiết kiệm được thời gian, công thoát dỡ, vận chuyển, không làm vỡ vụn chất
hấp phụ và có thể thu hồi chất hấp phụ ở trng thái nguyên vẹn. Phương pháp
hóa lý có thể thực hiện theo cách: chiết với dung môi, sử dụng phản ứng oxi
hóa - khử, áp đt các điều kiện làm dịch chuyển cân bằng không có lợi cho
quá trình hấp phụ.



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

19
Phương pháp nhiệt: Sử dụng cho các trường hợp chất bị hấp phụ bay hơi
hoc sản phẩm phân hủy nhiệt của chúng có khả năng bay hơi.
Phương pháp vi sinh: là phương pháp tái to khả năng hấp phụ của vật liệu
hấp phụ nhờ vi sinh vật [1].
Cân bằ ng hấ p phụ
Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch. Khi tốc độ hấp phụ (quá
trình thuận) bằng tốc độ giải hấp phụ (quá trình nghịch) thì quá trình hấp phụ
đt trng thái cân bằng [6], [8].
Dung lượ ng hp phụ cân bng
Dung lượ ng hấ p phụ cân bằ ng là khố i lượ ng chấ t bị hấ p phụ trên mộ t đơn
vị khối lượng chất hấp phụ ở trng thái cân bằng ở điều kiện xác định v ề nồ ng
độ và nhiệ t độ [8].
Dung lượng hấp phụ cân bằng được tnh theo công thức:

m

VCC
q
cbo
).( 

(1.1)
Trong đó :
q : Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
V : Thể tch dung dịch chất bị hấp phụ (l)
m : Khối lượng chất bị hấp phụ (g)
C
o
: Nồng độ của chất bị hấp phụ ti thời điểm ban đu (mg/l)
C
cb
: Nồng độ của chất bị hấp phụ ti thời điểm cân bằng (mg/l)
Hiệu sut hp phụ
Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ
dung dịch ban đu.

(%)100.
)(
o
cbo
C
CC
H


(1.2)

Trong đó:
H: Hiệu suất của quá trình hấp phụ (%)
C
o
: Nồng độ của chất bị hấp phụ ti thời điểm ban đu (mg/l)
C
cb
: Nồng độ của chất bị hấp phụ ti thời điểm cân bằng (mg/l)



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

20
1.2.2 Động học hấp phụ
1.2.2.1 Mô hì nh độ ng họ c hấ p phụ
Đối với hệ hấp phụ lỏng - rắ n, quá trình động học hấp phụ xảy ra theo các
giai đoạ n chính sau:
- Khuế ch tá n củ a cá c chấ t bị hấ p phụ từ pha lỏ ng tớ i bề mặ t chấ t hấ p phụ .
- Khuế ch tá n bên trong hạ t hấ p phụ .
- Giai đoạ n hấ p phụ thực sự : các phn tử bị hấp phụ chiếm chỗ các trung
tâm hấ p phụ .
Trong tấ t cả cá c giai đoạ n đó , giai đoạ n nà o có tố c độ chậ m nhấ t sẽ quyế t
đị nh toà n bộ quá trì nh độ ng họ c hấ p phụ . Vớ i hệ hấ p phụ trong môi trườ ng
nướ c, quá trình khuếch tán thường chậm và đó ng vai trò quyế t đị nh [1].
1.2.2.2 Phương trình động học
Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc nhất của Lagergren có dng:
)(
1 te
t

qqk
dt
dq

(1.3)
Dng tch phân của phương trình trên là:
t
k
qqq
ete
303,2
log)log(
1

(1.4)
Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc hai có dng:

2
2
)(
te
t
qqk
dt
dq

(1.5)
Dng tch phân của phương trình này là:
t
q

qk
q
t
e
e
t
1
.
1
2
2

(1.6)
Trong đó:
q
e
, q
t
là dung lượng hấp phụ ti thời điểm cân bằng và ti thời điểm t
(mg/g)
k
1
,

k
2
là hằng số tốc độ hấp phụ bậc nhất (thời gian
-1
) và bậc hai
(g.mg

-1
. thời gian
-1
)

biểu kiến [19], [29].



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

21
1.2.3 Một số mô hì nh đẳ ng nhiệ t hấ p phụ cơ bản
Có thể mô tả quá trì nh hấ p phụ dự a và o đườ ng đẳ ng nhiệ t hấ p phụ . Đường
đẳ ng nhiệ t hấ p phụ biể u diễ n sự phụ thuộ c củ a dung lượ ng hấ p phụ tạ i mộ t
thờ i điể m và o nồ ng độ cân bằ ng củ a chấ t bị hấ p phụ tạ i thờ i điể m đó ở mộ t
nhiệ t độ xá c đị nh.
Vớ i chấ t hấ p phụ là chấ t rắ n , chấ t bị hấ p phụ là chấ t lỏ ng thì đườ ng đẳ ng
nhiệ t hấ p phụ đượ c mô tả qua cá c phương trì nh đẳ ng nhiệ t : phương trì nh
đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Henry , phương trình đẳ ng n hiệ t hấ p phụ Freundlich ,
phương trì nh đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Langmuir,…[6], [8].
Mô hình đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Henry
Phương trình đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Henry là phương trình đẳng nhiệt đơn
giản mô tả sự tương quan tuyến tnh giữa lượng chất bị hấp phụ trên bề mt
pha rắ n và nồ ng độ (áp suất) của chất bị hấ p phụ ở trng thái cân bằng . Đối
với hệ lỏng - rắn, phương trình có dng:
q = K.C (1.7)
Trong đó:
q : Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
K: Hằng số hấp phụ Henry

C: Nồng độ chất bị hấp phụ ở trng thái cân bằng (mg/l)
Phương trình này được áp dụng cho vùng nồng độ thấp [8].
Mô hình đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Freundlich
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich được xây dựng trên cơ sở
kinh nghiệm, có xét đến tnh không đồng nhất của bề mt chất bị hấp phụ và sự
phân bố của các tâm hot động và năng lượng của chúng theo quy luật hàm số
mũ. Đối với hệ lỏng - rắn, phương trình có dng:



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

22

1/
.
n
f
q K C
(1.8)
Trong đó:
q : Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
K
f
và n là các hằng số đc trưng cho hệ hấp phụ (còn gọi là các hằng số
Freundlich).
C: Nồng độ chất bị hấp phụ ở trng thái cân bằng (mg/l)
Phương trình Freundlich thường áp dụng trong khoảng nồng độ trung bình
của chất bị hấp phụ [8].
Mô hình hấ p phụ đẳ ng nhiệ t Langmuir

Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir được xây dựng trên các giả thuyết:
- Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mt ti những trung tâm xác định.
- Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân.
- Bề mt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trên
các trung tâm là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mt của các tiểu
phân hấp phụ trên các trung tâm bên cnh.
Đối với hệ lỏng - rắn, phương trình có dng:

cb
cb
Cb
Cb
qq
.1
.
max


(1.9)
Trong đó :
q: Dung lượ ng hấ p phụ tạ i thờ i điể m cân bằ ng (mg/g)
q
max
: Dung lượ ng hấ p phụ cự c đạ i (mg/g)
b: Hằng số Langmuir
C
cb
: Nồng độ chất bị hấp phụ ở trng thái cân bằng (mg/l)
Khi tí ch số b.C
cb

<< 1 thì q = q
max
.b.C
cb
: mô tả vù ng hấ p phụ tuyế n tí nh.
Khi tí ch số b.C
cb
>> 1 thì q = q
max
: mô tả vù ng hấ p phụ bã o hoà .



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

23
Khi nồng độ chất hấp phụ nằm giữa hai giới hn trên thì đường đẳng nhiệt
là một đon cong.
Để xác định các hằng số trong phương trình đẳng nhiệt Langmuir, ta
đưa phương trình (1.9) về dng phương trình đường thẳng:

bq
C
qq
C
cb
cb
.
11
maxmax


(1.10)
Xây dựng đồ thị biểu din sự phụ của C
cb
/q vào C
cb
s xác định được các
hằng số b và q
max
trong phương trình.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir thường áp dụng cho hấp phụ
đơn lớp và trong khoảng nồng độ lớn và nhỏ [8].
1.2.4 Hấp phụ trong môi trường nước
1.2.4.1 Đặc điểm chung của hp phụ trong môi trường nước
Hấp phụ trong môi trường nước thường din ra khá phức tp, vì trong hệ
có t nhất ba thành phn gây tương tác là: nước - chất hấp phụ - chất bị hấp
phụ. Do sự có mt của nước nên trong hệ s xảy ra quá trình hấp phụ cnh
tranh và có chọn lọc giữa chất bị hấp phụ và nước to ra các cp hấp phụ là:
chất bị hấp phụ - chất hấp phụ; nước - chất hấp phụ, cp nào có tương tác
mnh hơn thì hấp phụ xảy ra với cp đó. Tnh chọn lọc của các cp hấp phụ
phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tnh ưa nước
hoc kị nước của chất hấp phụ, mức độ kị nước của chất bị hấp phụ trong
nước. Vì vậy, khả năng hấp phụ của chất hấp phụ đối với chất bị hấp phụ
trước tiên phụ thuộc vào tnh tương đồng về độ phân cực giữa chúng: chất bị
hấp phụ không phân cực được hấp phụ tốt trên chất hấp phụ không phân cực
và ngược li. Đối với các chất có độ phân cực cao, v dụ các ion kim loi hay
một số dng phức oxy anion như SO
4
2-
, PO

4
3-
, CrO
4
2-
… thì quá trình hấp phụ
xảy ra do tương tác tĩnh điện thông qua lớp điện kép. Các ion hoc các phân



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

24
tử có độ phân cực cao trong nước bị bao bọc bởi một lớp vỏ là các phân tử
nước, do đó bán knh (độ lớn) của các ion, các phân tử chất bị hấp phụ có ảnh
hưởng nhiều đến khả năng hấp phụ của hệ do tương tác tĩnh điện. Với các ion
cùng hóa trị, ion nào có bán knh lớn hơn s được hấp phụ tốt hơn do độ phân
cực cao hơn và lớp vỏ hydrat nhỏ hơn.
Hấp phụ trong môi trường nước còn bị ảnh hưởng nhiều bởi pH của dung
dịch. Sự biến đổi pH dẫn đến sự biến đổi bản chất của chất bị hấp phụ và chất
hấp phụ. Các chất bị hấp phụ và các chất hấp phụ có tnh axit yếu, bazơ yếu
hoc lưỡng tnh s bị phân li, tch điện âm, dương hoc trung hoà tùy thuộc
giá trị pH. Ti giá trị pH bằng điểm đẳng điện thì điện tch bề mt chất hấp
phụ bằng không, trên giá trị đó bề mt chất hấp phụ tch điện âm và dưới giá
trị đó bề mt hấp phụ tch điện dương. Đối với các chất trao đổi ion din biến
của hệ cũng phức tp do sự phân li của các nhóm chức và các cấu tử trao đổi
cũng phụ thuộc vào pH của môi trường, đồng thời trong hệ cũng xảy ra cả quá
trình hấp phụ và to phức chất [1].
Ngoài ra, độ xốp, sự phân bố lỗ xốp, diện tch bề mt, kch thước mao
quản,… cũng ảnh hưởng tới sự hấp phụ [1], [8].

1.2.4.2 Đặc tính của ion kim loại trong môi trường nước
Để tồn ti được ở trng thái bền, các ion kim loi trong môi trường nước
bị hiđrat hoá to ra lớp vỏ là các phân tử nước, to ra các phức chất hiđroxo,
to ra các cp ion hay phức chất khác. Dng phức hiđrxo được to ra nhờ
phản ứng thuỷ phân. Sự thuỷ phân của ion kim loi trong dung dịch có thể
chịu ảnh hưởng rất lớn bởi pH của dung dịch. Khi pH của dung dịch thay đổi
dẫn đến thay đổi phân bố các dng thuỷ phân, làm cho thay đổi bản chất, điện
tch, kch thước ion kim loi có thể to phức, sự hấp phụ và tch tụ trên bề mt
chất hấp phụ, điều này ảnh hưởng đến cả dung lượng và cơ chế hấp phụ [1].



Số hóa bởi Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên

25
1.2.5 Quá trnh hấp phụ động trên cột
Quá trình hấp phụ động trên cột được mô tả như sau:

Hình 1.1: Mô hình cột hấp phụ
Cho một dòng kh hay dung dịch chứa chất bị hấp phụ qua cột hấp phụ.
Sau một thời gian thì cột hấp phụ chia làm ba vùng:
Vùng 1 (Đu vào nguồn xử lý): Chất hấp phụ đã bão hòa và đt trng thái
cân bằng. Nồng độ chất bị hấp phụ ở đây bằng nồng độ của nó ở lối vào.
Vùng 2 (Vùng chuyển khối): Nồng độ chất bị hấp phụ thay đổi từ giá trị
nồng độ ban đu tới không.
Vùng 3 (Vùng lối ra của cột hấp phụ): Vùng mà quá trình hấp phụ chưa
xảy ra, nồng độ chất bị hấp phụ bằng không.
Khi thời gian thực hiện quá trình hấp phụ tăng lên thì vùng hấp phụ dịch
chuyển theo chiều dài của cột hấp phụ. Chất hấp phụ s xuất hiện ở lối ra khi
vùng chuyển khối chm tới đáy cột. Để nồng độ của chất bị hấp phụ ở lối ra

không vượt quá giới hn cho phép ta cn dừng quá trình hấp phụ ti thời điểm
này. Tiếp theo cột hấp phụ được giải hấp để tiếp tục thực hiện quá trình hấp phụ.
Chiều dài vùng chuyển khối là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu sự
hấp phụ động trên cột. Khi tỉ lệ giữa chiều dài cột hấp phụ với chiều dài vùng
1 1.Vùng hấp phụ bão hoà
2 2.Vùng chuyển khối
3 3.Vùng chưa xảy ra sự hấp phụ
Lối vào
Lối ra