Nghiên cứu khả năng hấp phụ Fe (III), Cr (VI) của các vật liệu đá ong biến tính và thử nghiệm xử lý môi trường

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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
––––––––––––––––––––––––




NGUYỄN THỊ HOA



NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ
Fe(III), Cr(VI) CỦA CÁC VẬT LIỆU ĐÁ ONG
BIẾN TÍNH VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG






LUẬN VĂN THẠC SỸ HOÁ HỌC

THÁI NGUYÊN - NĂM 2013




THÁI NGUYÊN - NĂM 2013

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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
––––––––––––––––––––––––




NGUYỄN THỊ HOA



NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ
Fe(III), Cr(VI) CỦA CÁC VẬT LIỆU ĐÁ ONG
BIẾN TÍNH VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG
Chuyên ngành: HOÁ PHÂN TÍCH
Mã số: 60.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SỸ HOÁ HỌC




Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Ngô Thị Mai Việt





THÁI NGUYÊN - NĂM 2013


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



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

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực. Những kết luận của luận văn chưa công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Hoa
Xác nhận của
Giáo viên hƣớng dẫn




Xác nhận của
Khoa Hoá học
Xác nhận của Chủ tịch
Hội đồng chấm luận văn


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

LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Ngô Thị
Mai Việt. Cô đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình tôi làm thực
nghiệm cũng như khi tôi hoàn thiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô giáo trong Khoa Hoá học, Khoa Sau
đại học, các anh chị, các bạn và các em trong Phòng Thí nghiệm Hóa Phân tích
trường Đại học sư phạm – Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi
trong quá trình làm thực nghiệm.
Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại Học Sư Phạm, Ban Giám hiệu
Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, các anh chị và các bạn đồng
nghiệp đã ủng hộ và tạo điều kiện cho tôi có thời gian học tập, nghiên cứu trong suốt
thời gian qua.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của gia đình, bạn
bè và những người thân yêu của tôi.

Thái Nguyên, ngày 14 tháng 03 năm 2013
Học viên


Nguyễn Thị Hoa



i
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục i
Các ký hiệu viết tắt ii
Danh mục bảng iii
Danh mục hình iv
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN 2
1.1. Tổng quan tài liệu về kim loại nặng 2
1.1.1. Giới thiệu về kim loại nặng 2
1.1.2. Giới thiệu về sắt và tác dụng sinh hóa của sắt 2
1.1.3. Giới thiệu về crom và tác dụng sinh hóa của crom 2
1.1.4. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng 3
1.1.5. Quy chuẩ n Việ t Nam về nướ c thả i công nghiệp 3
1.2. Giới thiệu về đá ong, quặng apatit và một số vật liệu hấp phụ có nguồn gốc

tự nhiên 4
1.2.1. Giới thiệu về vật liệu đá ong 4
1.2.2. Giới thiệu về quặng apatit 5
1.2.3. Một số vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên 6
1.3. Một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng 7
1.3.1. Phương pháp trao đổi ion 7
1.3.2. Phương pháp kết tủa 7
1.3.3. Phương pháp hấp phụ 7
1.4. Giớ i thiệ u về phương phá p hấ p phụ 7
1.4.1. Các khái niệm 7
1.4.2. Các mô hình cơ bản của quá trình hấ p phụ 9
1.4.3. Hấp phụ trong môi trường nước 14
i
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1.5. Phương pháp phân tích xác định hàm lượng kim loại nặng 16
1.5.1. Phương pháp trắc quang 16
1.5.2. Các phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang 17
1.5.3. Định lượng Fe(III), Cr(VI) bằng phương pháp trắc quang 18
Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM 19
2.1. Thiết bị và hóa chất 19
2.1.1. Thiết bị 19
2.1.2. Hóa chất 19
2.2. Chế tạo VLHP từ đá ong 20
2.2.1. Chuẩn bị đá ong và quặng apatit 20
2.2.2. Thành phần hóa học của đá ong 20
2.2.3. Thành phần hóa học của quặng apatit 20
2.3. Xây dựng đường chuẩn xác định Fe(III), Cr(VI)

theo phương pháp trắc quang 22

2.3.1. Xây dựng đường chuẩn xác định Fe(III) 22
2.3.2. Xây dựng đường chuẩn xác định Cr(VI) 23
2.4. Phương pháp hấp phụ tĩnh 23
2.4.1. Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ Fe(III) và Cr(VI) của đá ong tự nhiên
và quặng apatit 23
2.4.2. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Fe(III), Cr(VI)
của vật liệu hấp phụ 24
2.5. Khảo sát khả năng tách loại và thu hồi Fe(III), Cr(VI) theo phương pháp
hấp phụ động đối với vật liệu M3 26
2.5.1. Chuẩn bị cột hấp phụ 26
2.5.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ động của vật liệu M3 đối với dung dịch ion
Fe(III), Cr(VI) và dung dịch hỗn hợp gồm 2 ion Fe(III) và Cr(VI) 27
2.5.3. Khảo sát khả năng giải hấp 27
2.6. Xử lý thử mẫu nước thải chứa Fe(III), Cr(VI) 27
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
3.1. Nghiên cứu cấu trúc của đá ong tự nhiên, quặng apatit và đá ong biến tính 28
3.1.1. Chụp ảnh bề mặt của vật liệu trên kính hiển vi điện tử quét 28
i
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3.1.2. Phân tích đặc tính nhiệt của vật liệu 29
3.1.3. Phân tích cấu trúc vật liệu bằng phương pháp nhiễu xạ Rơnghen
(nhiễu xạ tia X) 30
3.1.4. Phân tích nhóm chức hoạt động dựa vào phổ hồng ngoại 30
3.1.5. Xác định diện tích bề mặt riêng của vật liệu 31
3.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn của Fe(III) và Cr(III) 32
3.2.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn của Fe(III) 32
3.2.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn của Cr(VI) 33
3.3. Điểm đẳng điện của vật liệu hấp phụ M1, M3 33
3.4. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ Fe(III) và Cr(VI) của đá ong tự nhiên

và quặng apatit 35
3.5. Kết quả khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Fe(III)
và Cr(VI) của vật liệu hấp phụ M1 và M3 35
3.5.1. Ảnh hưởng của kích thước vật liệu 35
3.5.2. Ảnh hưởng của khối lượng VLHP 36
3.5.3. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc 37
3.5.4. Ảnh hưởng của pH 39
3.5.5. Ảnh hưởng của ion lạ 41
3.5.6. Ảnh hưởng của nồng đầu của dung dịch nghiên cứu 45
3.6. Kết quả khảo sát khả năng tách loại và thu hồi Fe(III), Cr(VI) theo phương
pháp hấp phụ động đối với vật liệu hấp phụ M3 52
3.7. Kết quả khảo sát khả năng giải hấp 54
3.8. Kết quả xử lý mẫu nước thải chứa Fe(III) và Cr(VI) 56
KẾT LUẬN 58
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


ii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

BET : Brunaur – Emmetle – Teller
EDTA : Ethylene Diamine Tetra Aceticacid
IR : Intrared Spectroscopy
SEM : Scanning Electron Microscopy
UV – Vis : Ultraviolet Visble
XRD : X-ray Diffration

ppm : Part per million



iii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Giá trị giới hạn nồng độ củ a sắt và crôm trong nước thải công nghiệp 4
Bảng 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới chiều dài vùng chuyển khối và phương pháp
hạn chế chúng 13
Bảng 3.1. Kết quả diện tích bề mặt một số vật liệu 31
Bảng 3.2. Số liệu xây dựng đường chuẩn Fe(III) 32
Bảng 3.3. Số liệu xây dựng đường chuẩn Cr(VI) 33
Bảng 3.4. Kết quả xác định điểm đẳng điện của vật liệu M1 và M3 33
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ Fe(III) và Cr(VI) của đá ong tự nhiên
và quặng apatit 35
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt vật liệu 35
Bảng 3.7. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ Fe(III), Cr(VI)
vào khối lượng vật liệu hấp phụ 36
Bảng 3.8. Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ Fe(III), Cr(VI)
vào thời gian 38
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Fe(III) Cr(VI) của vật liệu 39
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của ion Ca(II), Al(III) tới khả năng hấp phụ Fe(III) của vật liệu 42
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của ion NO
3
-
và Cl
-

tới khả năng hấp phụ Cr(VI) của vật liệu 44
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Fe(III), Cr(VI) đến dung lượng
hấp phụ của vật liệu M1 46
Bảng 3.13. Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir của M1 46
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Fe(III), Cr(VI) đến dung lượng
hấp phụ của vật liệu M2 46
Bảng 3.15. Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir của M2 47
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Fe(III), Cr(VI) đến dung lượng
hấp phụ của vật liệu M3 47
Bảng 3.17. Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir của M3 48
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Fe(III), Cr(VI) đến dung lượng
hấp phụ của vật liệu M4 48
iii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Bảng 3.19. Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir của M4 49
Bảng 3.20. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Fe(III), Cr(VI) đến dung lượng
hấp phụ của vật liệu M5 49
Bảng 3.21. Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir của M5 50
Bảng 3.22. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Fe(III), Cr(VI) đến dung lượng
hấp phụ của vật liệu M6 50
Bảng 3.23. Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir của M6 51
Bảng 3.24. Các thông số hấp phụ theo mô hình Langmuir của các vật liệu đá ong
biến tính 51
Bảng 3.25. Hàm lượng ion Fe(III), Cr(VI) sau mỗi lần xác định 52
Bảng 3.26. Dung lượng hấp phụ động của Fe(III) và Cr(VI) 53
Bảng 3.27. Khả năng giải hấp của EDTA 0,01M 54
Bảng 3.28. Hiệu suất giải hấp theo phân đoạn 54
Bảng 3.29. Dung lượng hấp phụ động thực của Fe(III), Cr(VI) 56
Bảng 3.30. Nồng độ nước thải Fe(III) và Cr(VI) sau khi ra khỏi cột hấp phụ 56

iv
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Mô hình cột hấp phụ 13
Hình 1.2. Dạng đường cong thoát phân bố nồng độ chất bị hấp phụ trên cột
hấp phụ theo thời gian 14
Hình 2.1. Quy trình biến tính đá ong 21
Hình 3.1. Bề mặt đá ong tự nhiên 28
Hình 3. 2. Bề mặt quặng apatit 28
Hình 3. 3. Bề mặt vật liệu M1 28
Hình 3.4. Bề mặt vật liệu M3 28
Hình 3.5. Bề mặt vật liệu M6 28
Hình 3.6. Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Fe(III) 33
Hình 3.7. Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) 33
Hình 3.8. Đồ thị xác định điểm đẳng điện của vật liệu M1và M3 34
Hình 3.9. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ Fe(III) vào khối lượng vật liệu 37
Hình 3.10. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ Cr(VI) vào khối lượng vật liệu 37
Hình 3.11. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ Fe(III) vào thời gian 38
Hình 3.12. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ Cr(VI) vào thời gian 39
Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Fe(III) của vật liệu M1, M3 40
Hình 3.14. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Cr(VI) của vật liệu M1, M3 41
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion Ca(II)

và Al(III) đến sự hấp phụ
Fe(III) của vật liệu M1 43
Hình 3.16. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion Ca(II) và Al(III) đến sự hấp phụ

Fe(III) của vật liệu M3 43
Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion NO
3
-
và Cl
-
đến sự hấp phụ Cr(VI)
của vật liệu M1 45
Hình 3.18. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion NO
3
-
và Cl
-
đến sự hấp phụ Cr(VI)
của vật liệu M3 45
Hình 3.19. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với Fe(III) và Cr(VI)
của vật liệu M1 46
iv
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Hình 3.20. Phương trình tuyến tính của vật liệu M1 46
Hình 3.21. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với Fe(III) và Cr(VI)
của vật liệu M2 46
Hình 3.22. Phương trình tuyến tính Langmuir của vật liệu M2 46
Hình 3.23. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với Fe(III) và Cr(VI)
của vật liệu M3 47
Hình 3.24. Phương trình tuyến tính Langmuir của vật liệu M3 47
Hình 3.25. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với Fe(III) và Cr(VI)
của vật liệu M4 48
Hình 3.26. Phương trình tuyến tính Langmuir của vật liệu M4 48

Hình 3.27. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với Fe(III) và Cr(VI)
của vật liệu M5 49
Hình 3.28. Phương trình tuyến tính tính Langmuir của vật liệu M5 49
Hình 3.29. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với Fe(III) và Cr(VI)
của vật liệu M6 50
Hình 3.30. Phương trình tuyến tính Langmuir của vật liệu M6 50
Hình 3.31. Khả năng hấp phụ động đối với Fe(III) của vật liệu M3 53
Hình 3.32. Khả năng hấp phụ động đối với Cr(VI) của vật liệu M3 53
Hình 3.33. Đồ thị giải hấp Fe(III), Cr(VI) riêng lẻ 55
Hình 3.34. Đồ thị giải hấp Fe(III), Cr(VI) trong hỗn hợp 55
Hình 3.35. Sự hấp phụ động của mẫu nước thải chứa Fe(III) và Cr(VI) 57


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

1
MỞ ĐẦU
Hiện nay, ở Việt Nam cũng như trên thế giới tốc độ công nghiệp hoá và đô thị
hoá khá nhanh và sự ra tăng dân số không ngừng đã gây ảnh hưởng không ít đến môi
trường. Môi trường đã và đang bị ô nhiễm, đặc biệt là sự ô nhiễm nguồn nước bởi các
ion kim loại nặng. Các kim loại nặng như Cu, Cr, Pb, Hg… khi xâm nhập vào cơ thể
đều gây hại cho sức khoẻ con người cũng như sinh vật [9]. Bởi vậy, trên thế giới nói
chung và ở Việt Nam nói riêng đã và đang có nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề
xử lý ion kim loại nặng trong môi trường [8], [12], [13], [19÷27].
Trong thực tế có nhiều phương pháp khác nhau để loại bỏ các ion kim loại nặng
ra khỏi môi trường nước như phương pháp trao đổi ion, thẩm thấu ngược, lọc nano, kết
tủa hoặc hấp phụ Trong các phương pháp đó thì phương pháp hấp phụ với việc sử dụng
các chất hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên như đá ong [4], [5], [16], [23]… than bùn [8],
vỏ lạc [13], bã mía [12]… đang thu hút được sự chú ý của nhiều nhà khoa học.
Cũng theo hướng nghiên cứu đó chúng tôi chọn đá ong làm nguyên liệu đầu để

nghiên cứu khả năng hấp phụ một số ion kim loại nặng. Đá tổ ong (hay đá ong, tên
tiếng Anh là Laterite) là nguồn khoáng liệu phổ biến ở Việt Nam, có đặc tính hấp phụ
vì đá ong có độ xốp tương đối cao, bề mặt riêng lớn. Mặt khác, việc nghiên cứu một
loại quặng tự nhiên như apatit để biến tính đá ong thành vật liệu hấp phụ thì hầu như
chưa có công trình nghiên cứu nào. Xuất phát từ những lý do đó chúng tôi đã thực
hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Fe(III), Cr(VI) của các vật liệu đá ong biến
tính và thử nghiệm xử lý môi trường”.
Trong đề tài này chúng tôi thực hiện các nội dung nghiên cứu cụ thể sau:
1. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Fe(III), Cr(VI) của đá ong tự nhiên.
2. Biến tính đá ong tự nhiên thành các vật liệu hấp phụ ion kim loại Fe(III), Cr(VI).
3. Nghiên cứu một số đặc trưng hóa lý của đá ong tự nhiên và các vật liệu đá
ong biến tính bằng các phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM), phương pháp
hấp phụ đa phân tử (BET), phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR), phương pháp
phân tích nhiệt (TGA), phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD).
4. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Fe(III), Cr(VI) của các vật liệu đá ong biến tính.
5. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Fe(III), Cr(VI) của
các vật liệu đá ong biến tính (pH, thời gian, kích thước vật liệu ).

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

2
6. Sử dụng vật liệu đá ong biến tính xử lý thử nghiệm một số nguồn nước chứa
các ion kim loại nặng Fe(III), Cr(VI).
Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan tài liệu về kim loại nặng
1.1.1. Giới thiệu về kim loại nặng [10]
Kim loaị nặng là những kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5g/cm
3
. Kim loại nặng
được chia làm 3 loại:

Các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, Co, Sn,…).
Những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…).
Các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra,…).
Một số kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật, chúng được xem là các
nguyên tố vi lượng. Một số không cần thiết cho sự sống, khi đi vào cơ thể sinh vật có
thể không gây độc hại gì. Kim loại nặng gây độc hại với môi trường và cơ thể sinh
vật khi hàm lượng của chúng vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
1.1.2. Giới thiệu về sắt và tác dụng sinh hóa của sắt
Trong tự nhiên, sắt ở trạng thái tự do trong các mảnh thiên thạch. Những hợp
chất của sắt tồn tại dưới dạng quặng sắt rất phong phú. Sắt chiếm tới 5% khối lượng
vỏ trái đất.
Sắt thường được phát hiện trong nước thải sinh hoạt đặc biệt là ở các khu công
nghiệp sản xuất thép Sắt còn có mặt trong hồng cầu của máu làm nhiệm vụ chuyển
tải oxi đến các tế bào cơ thể để duy trì sự sống của người và động vật [9]. Tuy nhiên
với hàm lượng cao trong cơ thể nó có độc tính gây các triệu chứng như chán ăn, tiểu
ít, tiêu chảy, tắc nghẽn mạch máu
1.1.3. Giới thiệu về crom và tác dụng sinh hóa của crom
Crom có màu trắng ánh bạc, rất cứng, khó nóng chảy. Trong tự nhiên không có
crom ở dạng nguyên chất mà chỉ có crom ở dạng hợp chất (chiếm 0,03% khối lượng
của vỏ trái đất).
Nướ c thả i từ các ngành công nghiệ p như khai thá c mỏ , sản xuất gang , thép,
nung đố t cá c nhiên liệ u hoá thạ ch , là nguồn gốc gây ô nhiễm cr om. Crom có thể có
mặ t trong nướ c mặ t và nướ c ngầ m. Crom trong nướ c thả i thườ ng gặ p ở dạ ng Cr(III) và

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

3
Cr(VI). Cr(III) ít độc hơn nhiều so với Cr(VI). Crom xâm nhậ p và o cơ thể theo ba con
đườ ng: hô hấ p , tiêu hoá và da . Crom có vai tr ò quan trọng trong việc chuyển hoá
glucozơ [9]. Tuy nhiên với hà m lượ ng cao crom có thể là m kế t tủ a protein , các axit

nucleic và ứ c chế hệ thố ng enzym cơ bả n . Crom chủ yế u gây cá c bệ nh ngoà i da như
loét da, viêm da tiế p xú c , loét thủng màng ngăn mũi , viêm gan, viêm thậ n, ung thư
phổ i, [3].
1.1.4. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng [2]
Công cuộc công nghiệp hoá được gắn với tình trạng ô nhiễm gia tăng. Ô
nhiễm do kim loại nặng thải ra từ các ngành công nghiệp là một mối đe doạ nghiêm
trọng đối với sức khoẻ nhân dân và sự an toàn của hệ sinh thái.
Việt Nam là nước có nền kinh tế nông nghiệp nhưng hoạt động công nghiệp
nhiều năm trở lại đây với sự phát triển nhanh chóng của các nhà máy, các khu công
nghiệp đã khiến cho môi trường bị ô nhiễm nặng. Hiện nay, hầu hết các ngành công
nghiệp đều đổ trực tiếp chất thải chưa được xử lý vào môi trường. Kim loại nặng và
độc tố là các thành phần đặc trưng của các chất thải công nghiệp. Kim loại nặng là
những kim loại có phân tử lượng lớn hơn 52(g) bao gồm một số loại như As, Cd, Cr,
Cu, Pb, Hg, Se, Zn, Fe,… chúng có nguồn gốc từ các nguồn nước thải trong công
nghiệp, nông nghiệp cũng như trong tự nhiên.
Hầu hết các kim loại nặng tồn tại trong nước ở dạng ion. Chúng phát sinh từ
nhiều nguồn khác nhau, trong đó chủ yếu là từ các hoạt động công nghiệp. Khác với
các chất thải hữu cơ có thể tự phân hủy trong đa số trường hợp, các kim loại nặng khi
đã phóng thích vào môi trường thì sẽ tồn tại lâu dài. Chúng tích tụ vào các mô sống
qua chuỗi thức ăn mà ở đó con người là mắt xích cuối cùng. Kim loại nặng là các
nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể người nhưng khi chúng tồn tại ở dạng ion và
với nồng độ lớn, khi đi vào cơ thể người thì chúng lại có độc tính cao.
1.1.5. Quy chuẩ n Việ t Nam về nướ c thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp là dung dịch thải ra từ các cơ sở sản xuất, chế biến kinh
doanh dịch vụ, công nghiệp ra môi trường.
QCVN 24:2009/BTNMT quy định nồng độ của ion sắt và crom trong nướ c
thải công nghiệp như sau.

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

4

Bảng 1.1. Giá trị giới hạn nồng độ của sắt và crom
trong nước thải công nghiệp
STT
Nguyên tố
Đơn vị
Giá trị giới hạn
A
B
1
Sắt (III)
mg/L
1,0
5,0
2
Crom (VI)
mg/L
0,05
0,10
Trong đó:
- Cột A quy định giá trị của các thông số ô nhiễm trong nước thải công
nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước được dùng cho mục đích
cấp nước sinh hoạt.
- Cột B quy định giá trị của các thông số ô nhiễm trong nước thải công
nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho mục đích
cấp nước sinh hoạt [12].
1.2. Giới thiệu về đá ong, quặng apatit và một số vật liệu hấp phụ có nguồn gốc
tự nhiên
1.2.1. Giới thiệu về vật liệu đá ong [17]

Đá ong (Laterite) là một khoáng liệu phổ biến và có trữ lượng lớn ở nước ta,
đặc biệt là ở vùng giáp ranh giữa đồi núi và đồng bằng – những nơi có sự phong hóa
quặng chứa sắt và các dòng nước ngầm có oxi hòa tan. Ở nước ta đá ong có nhiều ở
vùng đồng bằng Bắc bộ như ở Hà Tây (nay thuộc Hà Nội), Vĩnh Phúc, Bắc Giang,
Bắc Ninh, Ngoài ra, các tỉnh như Thanh Hóa, Nghệ An, Ninh Bình… sự tồn tại của
đá ong cũng đáng kể.
Đá ong được hiểu là những tầng phong hóa của những miền nhiệt đới có chứa
nhiều kim loại như Fe, Al, Si, các kim loại kiềm và kiềm thổ, ngoài ra còn có các
lượng nhỏ khác như Mn, Ti, Cr,V… Các tầng phong hóa này có thể chặt cứng như đá
tảng, nhưng khi ở trạng thái phân bố tự nhiên chúng lại rất mềm, có thể cắt được bằng
dao, kéo. Tuy nhiên khi trồi lên trên bề mặt thì các tầng đá ong mềm sẽ trở nên đông
cứng lại.
Chúng ta thường sử dụng đá ong để làm vật liệu xây dựng, tại các vùng khai

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

5
thác đá ong, có tới 90% các công trình xây dựng trong gia đình sử dụng đá ong làm
vật liệu. Thực tế nước ta nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa, vì vậy nguồn đá ong rất
phong phú. Đá ong trở thành một nguyên liệu dễ khai thác và rẻ tiền nên được sử
dụng rộng rãi.
Có nhiều ý kiến cho rằng, nguồn gốc hình thành đá ong là do các oxit sắt di
chuyển từ các tầng đất trên xuống. Do sự thay đổi mực nước ngầm trong đất, kết hợp
với quá trình oxi hóa và đất bị khô lại, kết tủa tạo thành đá ong.
Do có chứa các oxit nhôm, sắt và silic và có nhiều đặc tinh hấp phụ tốt như: độ
xốp tương đối cao, bề mặt riêng lớn… nên đá ong đã được nghiên cứu và sử dụng
làm vật liệu hấp phụ asen. Tác giả Frederick Partey và cộng sự đã nghiên cứu thành
công ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng hấp phụ asen trên đá ong do đông kết cùng
với sắt. Khi nhiệt độ tăng, dung lượng hấp phụ asen cũng tăng, ở cùng nhiệt độ, dung
lượng hấp thu asenit luôn cao hơn asenat [23]. Tác giả Trần Hồng Côn (Trường Đại

học KHTN-ĐHQG Hà Nội) đã biến tính đá ong thành vật liệu hấp phụ asen tương đối
tốt (khoảng 60mg asen bị hấp phụ trên 1g đá ong biến tính).Và từ những công trình
nghiên cứu khoa học này ông và cộng sự đã chế tạo thành công thiết bị xử lý asen
trong nước sinh hoạt. Tác giả Vũ Thị Minh Châu cũng nghiên cứu và sử dụng đá ong
biến tính làm vật liệu hấp thụ xử lý kim loại nặng trong nước thải làng nghề đúc Văn
Môn – Bắc Ninh [4]. Tác giả Ngô Thị Mai Việt đã nghiên cứu ứng dụng phương
pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu tính chất hấp thu các ion kim loại
nặng của đá ong và khả năng ứng dụng trong phân tích [16].
Từ những ưu điểm trên của đá ong, đồng thời qua tham khảo một số tài liệu
cho thấy đá ong có nhiều đặc tính hấp phụ tốt như: độ xốp tương đối cao, bề mặt
riêng lớn… nên chúng tôi nhận thấy có thể sử dụng đá ong làm nguyên liệu đầu để
hấp phụ một số ion kim loại như sắt và crom [5], [16].
1.2.2. Giới thiệu về quặng apatit [18]
Quặng apatit là một loại quặng phosphat có nguồn gốc trầm tích biển, thành hệ
tiền Cambri chịu các tác dụng biến chất và phong hoá. Các khoáng vật phosphat trong
đá trầm tích không nằm ở dạng vô định mà nằm ở dạng ẩn tinh, phần lớn chúng biến

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

6
đổi giữa floroapatit Ca
5
(PO
4
)
6
F
2
và cacbonat-floroapatit Ca
5

([PO
4
],[CO
3
])3F. Hầu hết
các phosphat trầm tích dưới dạng cacbonat-floroapatit gọi là francolit. Dưới tác dụng
của biến chất các đá phi quặng biến thành đá phiến, dolomit và quaczit, còn đá chứa
phosphat chuyển thành quặng apatit-dolomit.
Quặng apatit Lào Cai là loại quặng thuộc thành hệ metan phosphorit (apatit-
dolomit), là thành hệ chủ yếu được sử dụng cho ngành công nghiệp sản xuất phân
bón chứa lân ở nước ta. Về trữ lượng thuộc thành hệ apatit-dolomit có trữ lượng lớn
nhất phân bố dọc theo bờ phải sông Hồng thuộc địa phận Lào Cai. Mỏ apatit Lào Cai
chạy dài từ Bảo Hà ở phía Đông Nam đến Bát Xát ở phía Bắc, giáp biên giới Trung
Quốc. Thành phần hóa học chính của quặng apatit gồm P
2
O
5
, F, CaO, tùy thuộc vào
sự phân loại loại quặng mà tỷ lệ thành phần của chúng khác nhau, như
Quặng loại I: Là loại quặng aptatit hầu như đơn khoáng thuộc hàm lượng P
2
O
5

chiếm khoảng từ 28-40%.
Quặng loại II: Là quặng apatit-dolomit hàm lượng P
2
O
5
chiếm khoảng 18-25%.

Quặng loại III: Là quặng apatit-thạch anh hàm lượng P
2
O
5
chiếm khoảng từ
12-20%, trung bình khoảng 15%.
Quặng loại IV: Là quặng apatit-thạch anh-dolomit hàm lượng P
2
O
5
khoảng 8-10%.
Với hàm lượng P
2
O
5
lớn, ngoài ứng dụng làm phân bón cho cây trồng thời kì
sinh trưởng do thúc đẩy các quá trình sinh hóa, trao đổi chất và năng lượng cho thực
vật thì quặng apatit còn có thể được ứng dụng để chế tạo vật liệu hấp phụ do hàm
lượng P
2
O
5
có trong quặng sẽ được chuyển hóa thành ion PO
4
3-
là tâm hấp phụ các
ion kim loại nặng.
1.2.3. Một số vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên
Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều nhà khoa học công bố các công trình
nghiên cứu về các vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên và sản phẩm thải từ các

ngành kinh tế. Các sản phẩm này có thể là sản phẩm thải từ ngành nông nghiệp như
lõi ngô [26], vỏ lạc [13], bã mía [14], vỏ trấu, lõi cây ôliu, vỏ cây đậu, vỏ cây cọ
Các sản phẩm thải công nghiệp như than tro bay hoặc các sản phẩm tự nhiên như các
khoáng sét khác nhau [19], [20], [27] hay các sản phẩm phụ trong quá trình chế biến
hải sản như vỏ tôm [24].

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

7
Các vật liệu này ít khi được sử dụng trực tiếp làm vật liệu hấp phụ mà phải trải
qua một quá trình biến đổi hóa lí nào đó nhằm tạo bề mặt hấp phụ tốt các kim loại.
1.3. Một số phƣơng pháp xử lý nguồn nƣớc bị ô nhiễm kim loại nặng
1.3.1. Phương pháp trao đổi ion
Trao đổi ion là một trong những phương pháp thường được dùng để tách kim
loại nặng từ nước thải. Nhựa trao đổi ion có thể tổng hợp từ hợp chất vô cơ hay hợp
chất hữu cơ có gắn các nhóm như : (-SO
3
H), (-COO
-
), amin. Các cation và anion
được hấp phụ trên bề mặt nhựa trao đổi ion. Khi nhựa trao đổi ion đã bão hòa, người
ta khôi phục lại cationit và anionit bằng dung dịch axit loãng hoặc dung dịch bazơ
loãng. Về mặt kĩ thuật thì hầu hết kim loại nặng đều có thể tách ra bằng phương pháp
trao đổi ion, nhưng phương pháp này thường tốn kém.
1.3.2. Phương pháp kết tủa
Phương pháp này thường dùng để thu hồi kim loại từ dung dịch dưới dạng
hiđroxit kim loại rất ít tan. Ngoài ra, còn có thể sử dụng các chất tạo kết tủa như xút,
vôi, cacbonat, sunfua Tuy nhiên phương pháp này chỉ là quá trình xử lý sơ bộ, đòi
hỏi những quá trình xử lý tiếp theo.
1.3.3. Phương pháp hấp phụ

So với các phương pháp xử lí nước thải khác, phương pháp hấp phụ có các đặc
tính ưu việt hơn hẳn. Vật liệu hấp phụ được chế tạo từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên và
các phế thải nông nghiệp sẵn có, 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. Trong đề tài này,
chúng tôi sử dụng phương pháp hấp phụ với chất hấp phụ là các vật liệu đá ong biến tính
để hấp phụ các ion Fe(III) và Cr(VI).
1.4. Giớ i thiệ u về phƣơng phá p hấ p phụ
1.4.1. Các khái niệm
1.4.1.1. 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 (khí - rắ n, lỏng-rắ n,
khí-lỏng, lỏng-lỏng). Chấ t hấ p phụ là chấ t mà phầ n tử ở lớ p bề mặ t có khả năng hút

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

8
các phần tử 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 .
Tuỳ 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 giữ a phầ n tử chấ t bị hấ p phụ và bề mặ t chấ t hấ p phụ , liên kế t nà y yế u ,
dễ bị phá vỡ . Hấ p phụ hoá họ c g ây ra bở i lự c liên kế t hoá họ c giữ a bề mặ t chấ t hấ p
phụ và phần tử chất bị hấp phụ, 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 đố i vì ranh giớ i giữ a chú ng không rõ rệ t . Mộ t số trườ ng hợ p tồ n tạ 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 trình
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 [1].
1.4.1.2. Giải hp ph
Giải hấp phụ là quá trình chất bị hấp phụ ra khỏi lớp bề mặt chất hấp phụ . Giải

hấ p phụ dự a trên nguyên tắ c sử dụ ng cá c yế u tố bấ t lợ i đố i với quá trì nh hấ p phụ.
Đối với hấp phụ vật lý để làm giảm khả năng hấp phụ có thể tác động thông
qua các yếu tố sau:
- Giảm nồng độ chất bị hấp phụ ở dung dịch để thay đổi thế cân bằng hấp phụ.
- Tăng nhiệt độ.
- Thay đổi bản chất tương tác của hệ thống thông qua thay đổi pH của môi trường.
- Sử dụng tác nhân hấp phụ mạnh hơn để đẩy các chất đã hấp phụ trên bề mặt
chất rắn.
- Sử dụng tác nhân là vi sinh vật.
Dựa trên nguyên tắc giải hấp phụ nêu trên , một số phương phá p tá i sinh
vậ t liệ u hấ p phụ đã được sử dụng : phương phá p nhiệ t , phương phá p hoá lý ,
phương phá p vi sinh [1].
1.4.1.3. Dung lượ ng hấ p phụ cân bằ 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
khố i lượ ng chấ t hấ p phụ ở trạ ng thá i cân bằ ng ở điề u kiệ n xá c đị nh về nồ ng độ và
nhiệ t độ .

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

9
Dung lượng hấp phụ được tính theo công thức:

m
).VC(C
q
cbo


(1.1)
Trong đó :

q: dung lượ ng hấ p phụ cân bằ ng (mg/g).

V: thể tí ch dung dị ch chấ t bị hấ p phụ (L).
m: Khố i lượ ng chấ t hấ p phụ (g).
C
o
: nồ ng độ dung dịch ban đầ u (mg/L).
C
cb
: nồ ng độ dung dịch khi đạ t cân bằ ng hấ p phụ (mg/L)
1.4.1.4. Hiệu sut hp ph
Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ dung
dịch ban đầu.

100.
C
)C(C
H
o
cbo


% (1.2)
1.4.2. Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ
1.4.2.1. Mô hì nh độ ng họ c hấ p ph
Đối với hệ hấ p phụ lỏ ng - 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 phần 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 định
toàn bộ quá trình động học hấp phụ . Vớ i hệ hấ p phụ trong môi trườ ng nước, quá trình
khuế ch tá n thườ ng chậ m và đó ng vai trò quyế t định [1].
Tố c độ hấ p phụ v là biế n thiên nồ ng độ chấ t bị hấ p phụ theo thờ i gian:

dt
dx
v 
(1.3)
Tố c độ hấ p phụ phụ thuộ c bậ c nhấ t và o sự biế n thiên nồ ng độ theo thờ i gian:
0 cb max
dx
V (C C ) k(q q)
dt

    
(1.4)

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

10
Trong đó :
x: nồng độ chất bị hấp phụ (mg/L)
t: thời gian (giây)
: hệ số chuyể n khố i
C
o

: nồ ng độ chấ t bị hấ p phụ trong pha mang tại thời điểm ban đầu (mg/L).
C
cb
: nồ ng độ chấ t bị hấ p phụ trong pha mang tạ i thờ i điể m t (mg/L)
k: hằ ng số tố c độ hấ p phụ .
q: dung lượ ng hấ p phụ tạ i thờ i điể m t (mg/g).
q
max
: dung lượ ng hấ p phụ cự c đạ i (mg/g).
Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc nhất Lagergren

)(
1 te
t
qqk
dt
dq

(1.5)
Dạng tích phân của phương trình trên là:

t
k
qqq
ete
303,2
lg)lg(
1

(1.6)

Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc hai có dạng:

2
2
)(
te
t
qqk
dt
dq

(1.7)
Dạng tích phân của phương trình này là:

t
q
qk
q
t
e
e
t
1
.
1
2
2

(1.8)
Trong đó:

q
e
, q
t
là dung lượng hấp phụ tại thời gian đạt cân bằng và tại thời gian 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.
1.4.2.2. Các mô hnh đng nhiệt hấ p phụ
Có thể mô tả quá trình hấ p phụ dự a và o đườ ng đẳ ng nhiệ t hấ p phụ. Đường đẳng
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 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

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

11
vào một lượng cho trước dung dịch có nồng độ đã biết của chất bị hấp phụ.
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 trình đẳ ng nhiệ t hấ p
phụ Henry, phương trình đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Freundlich và phương tr ình đẳng nhiệt

hấ p phụ Langmuir,…[1].
Mô hnh 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 tuyế n tí nh giữ a lượ ng chấ t bị hấ p phụ trên bề mặ t pha rắ n v à
nồ ng độ (áp suất) của chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng:
a = K. P (1.9)
Trong đó :
K: hằ ng số hấ p phụ Henry
a: lượ ng chấ t bị hấ p phụ (mol/g)
P: áp suất (mmHg)
Từ số liệ u thự c nghiệ m cho thấ y vù ng tuyế n tí nh nà y nhỏ. Trong vù ng đó, sự tương
tác giữa các phân tử chất bị hấp phụ trên bề mặt chấ t rắ n là không đá ng kể [16].
Mô hnh đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Freundlich
Phương trì nh đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Freundlich là phương trình th ực nghiệm mô
tả sự hấp phụ xảy ra trong phạm vi một lớp [16].
Phương trì nh nà y đượ c biể u diễ n bằ ng mộ t hà m số mũ :
n
cb
Ckq
1
.
(1.10)
Hoặc dạng phương trình đường thẳng:
cb
C
n
kq lg
1
lglg 
(1.11)

Trong đó :
k: hằ ng số phụ thuộ c và o nhiệ t độ, diệ n tí ch bề mặ t và cá c yế u tố khá c
n: hằ ng số phụ thuộ c và o nhiệ t độ và luôn lớ n hơn 1
Phương trì nh Freundlich phả n á nh khá sá t số liệ u thự c nghiệ m cho vù ng ban
đầ u và vù ng giữ a củ a đườ ng hấ p phụ đẳ ng nhiệ t tứ c là ở vù ng nồ ng độ thấ p củ a chấ t

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

12
bị hấp phụ
Mô hình hấ p phụ đẳ ng nhiệ t Langmuir
Phương trì nh hấ p phụ đẳ ng nhiệ t Langmuir có dạng:
cb
cb
max
b.C1
b.C
qq


(1.12)
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: hằ ng số Langmuir
Khi tích số b.C
cb
<< 1 thì q = q

max
.b.C
cb
: mô tả vù ng hấ p phụ tuyế n tính.
Khi tích số b.C
cb
>> 1 thì q = q
max
: mô tả vù ng hấ p phụ bã o hoà .
Phương trình Langmuir có thể biểu diễn dưới dạng phương trình đường thẳng:
bq
C
qq
C
cb
cb
.
11
maxmax

(1.13)
Phương trình Langmuir được đặc trưng bằng tham số R
L
R
L
= 1/(1+b.C
0
) (1.14)
0< R
L

<1 thì sự hấp phụ là thuận lợi, R
L
>1 thì sự hấp phụ là không thuận lợi, và
R
L
=1 thì sự hấp phụ là tuyến tính.

1.4.2.3. Quá trình hp ph động trên cột
Quá trình hấp phụ động trên cột được mô tả như sau:
Cho một dòng khí 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 (Đầu vào nguồn xử lý): Chất hấp phụ đã bão hòa và đạt trạng 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 đầu 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.