Khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu

Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của đất nước thì nhu cầu xây dựng
các công trình dân dụng ngày càng cao, hay nói cách khác nhu cầu sử dụng gạch
ngói ngày càng tăng, kéo theo số lượng cơ sở sản xuất gạch cũng như số lượng về lò
nung gạch thủ công gia tăng đáng kể. Theo số liệu điều tra sơ bộ của Hội Xây dựng
Việt Nam: Năm 2000 sản lượng gạch nung khoảng 12 tỷ viên, năm 2007 sản lượng
gạch là 22 tỷ viên. Dự kiến đến năm 2015 là 32 tỷ viên và đến năm 2020 sẽ tăng lên
42 tỷ viên. (Trung tâm Ứng dụng Tiến bộ Khoa học Công nghệ An Giang, 2010).
Tại An Giang, số lượng lò gạch cũng tăng không ngừng qua các năm. Hiện nay,
toàn tỉnh có trên 600 cơ sở sản xuất gạch nung với hơn 1695 lò nung các loại trong
đó có khoảng 1690 lò thủ công, hàng năm cung cấp cho thị trường khoảng 750 triệu
viên gạch nung các loại (Trung tâm Ứng dụng TB KHCN An Giang, 2010). Hầu hết
các lò gạch trên địa bàn đều nung gạch bằng phương pháp thủ công, và nguồn
nguyên liệu được dùng để nung gạch là trấu nguyên liệu thu mua từ các nhà máy
xay xát.
Tuy nhiên, việc sử dụng trấu làm chất đốt đã thải ra một lượng tro trấu khổng
lồ gây ô nhiễm môi trường cho khu vực và gây hại đến không khí xung quanh. Vì thế
việc giải quyết vấn đề tro trấu sau khi nung gạch là một trong những vấn đề nổi
cộm tại các địa phương, nhất là các huyện có số lượng lò nung gạch thủ công nhiều
như Chợ Mới, Châu Thành, Châu Phú...
Mặt khác, việc hiện đại hóa, công nghiệp hóa đất nước đã thúc đẩy sự phát
triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp. Tuy nhiên, song song với sự phát triển
mạnh mẽ đó là hiện trạng các cơ sở hạ tầng xuống cấp trầm trọng và sự ô nhiễm
môi trường đang ở mức báo động. Một trong những ngành gây ô nhiễm môi trường
lớn là ngành dệt nhuộm. Các ngành công nghiệp dệt nhuộm, giấy, chất dẻo, da, thực
phẩm, mỹ phẩm thường sử dụng các phẩm màu. Phẩm màu nhuộm hữu cơ như
metylen xanh là một trong những hóa chất gây độc môi trường sống của sinh vật

dưới nước làm ô nhiễm nặng nguồn nước. Do vậy, nước thải công nghiệp từ các xí
nghiệp nhà máy thường chứa ít nhiều các hóa chất phẩm màu nhuộm. (Đoàn Thị
Thúy Ái, 2013).
Hấp phụ là một trong những phương pháp hóa lý phổ biến và hiệu quả để khử
màu nhuộm. Một trong số chất hấp phụ được dùng nhiều nhất là than hoạt tính bởi
nó có dung lượng hấp phụ chất hữu cơ cao. Tuy nhiên, than hoạt tính có giá thành
cao và không tái sinh được.
Trong khi đó, tro trấu hoạt hóa có khả năng hấp phụ các chất hữu cơ cao và
được ứng dụng nhiều trong xử lý nước thải, khí thải tại Ấn Độ, Thái Lan và một số
quốc gia có sản lượng lúa gạo cao khác (Lê Ngọc Hăng, 2009). Ở Việt Nam, tro trấu
GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 1


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

hoạt hóa cũng đang được nghiên cứu sản xuất nhưng có hoạt tính rất thấp (khoảng
30% so với than hoạt tính làm từ gáo dừa – Trịnh Văn Dũng, 2006).
Trước những tác hại do việc sử dụng thuốc nhuộm metylen xanh cũng như
nhận thấy tính khả thi khi ứng dụng tro trấu hoạt hóa làm chất hấp phụ mà đề tài
“Khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu” được thực hiện.

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 2

Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về hấp phụ
2.1.1 Hấp phụ
Hấp phụ là quá trình hút các chất lên bề mặt các vật liệu xốp nhờ các lực bề
mặt. Các vật liệu xốp gọi là các chất hấp phụ, chất bị hút gọi là chất bị hấp phụ.
Hấp phụ được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất thực phẩm và
nhiều lĩnh vực chế biến khác, từ việc tách triệt để các chất khí có hàm lượng thấp,
tẩy màu, tẩy mùi các dung dịch đến hấp phụ các chất độc hại trong nước và khí thải.
Ngày nay, các chất hấp phụ đã được chế tạo để tách các đồng phân Parafin, tách
nhiều chất lỏng hữu cơ phân tử thấp thay cho quá trình chưng luyện trong những
trường hợp khó khăn. Chất hấp phụ còn giữ vai trò quan trọng trong việc sản xuất
chất xúc tác. (Nguyễn Bin, 2005).
2.1.2 Bản chất hiện tượng hấp phụ
Như chúng ta đã biết, các phần tử trên bề mặt chất rắn luôn tồn tại một năng
lượng dư, đó là do: giới hạn bề mặt của vật liệu và sự mất trật tự bên trong cấu trúc
của vật liệu.
Chính nguồn năng lượng dư này đã giúp các phân tử có khả năng bắt lấy các
phân tử khác nằm gần vị trí đó trên bề mặt chất rắn nhằm giải tỏa nguồn năng
lượng dư, đây chính là bản chất của hiện tượng hấp phụ. Và vị trí của nguồn năng
lượng dư này gọi là tâm hấp phụ. Người ta không thể xác định được giá trị năng
lượng dư trên các tâm hấp phụ. Trong thực tế, để đánh giá khả năng hấp phụ của
vật liệu người ta thường dùng thông số bề mặt riêng của vật liệu (là diện tích bề
mặt của chất hấp phụ tính cho một gam chất hấp phụ, thường có đơn vị m 2/g hoặc
Sr).

Điều đó có thể hiểu là vật liệu nào có diện tích bề mặt riêng càng lớn thì khả
năng hấp phụ càng lớn.
Tuy nhiên, ngoài giá trị Sr thì bản chất của chất hấp phụ và yếu tố hình học
cũng giữ một vai trò quyết định đến quá trình hấp phụ.
Thực nghiệm cho thấy, các vật liệu có Sr ≥ 200 m2/g cho khả năng hấp phụ rất
cao, cho nên chúng được sử dụng nhiều hơn (so với các vật liệu có S r ≤ 200 m2/g)
trong quá trình hấp phụ.

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 3


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

Bảng 2.1: Diện tích bề mặt riêng của một số vật liệu hấp phụ
STT

Tên vật liệu

Chất bị hấp phụ

Diện tích bề mặt
riêng (Sr hoặc m2/g)

1

Than hoạt tính

N2

400 – 1000

2

Silicagen

N2

200 – 500

3

Oxit nhôm

N2

200 – 400

4

Zeolit

N2

200 – 300
(Nguồn: Rice husk ash market study 2003 – UK)

2.1.3 Phân loại các quá trình hấp phụ
Dựa vào bản chất quá trình hấp phụ, có thể chia thành hai loại đó là hấp phụ
vật lý và hấp phụ hóa học. Trong đó:
a. Hấp phụ vật lý
Hấp phụ vật lý là quá trình hấp phụ được thực hiện bởi các lực vật lý ví dụ
như lực VanderWalls. Đặc điểm của quá trình này là:
- Xảy ra ở nhiệt độ thường (có thể ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi
trường).
- Năng lượng cho quá trình này thường vào khoảng ≤ 20 kJ/mol.
- Không hình thành liên kết hóa học.
- Có thể hình thành các chất hấp phụ chồng lên nhau.
Lưu ý rằng các yếu tố như diện tích bề mặt riêng (S r), kích thước lỗ xốp, bản
chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ (tính phân cực) sẽ quyết định khả năng
hấp phụ.

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 4


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân
Lớp hấp phụ thứ hai

Chất hấp phụ
Lớp hấp phụ thứ nhất

Hình 2.1: Mô tả hấp phụ vật lý với hai lớp chất hấp phụ
b. Hấp phụ hóa học
Là quá trình hấp phụ được thực hiện bởi các lực liên kết có bản chất hóa
học. Tức là quá trình này có sự hình thành các liên kết hóa học. Đặc điểm của quá
trình này là:
- Cần một năng lượng hoạt hóa nhất định.
- Quá trình được tiến hành chậm hơn so với các quá trình phản ứng hóa học
và hấp phụ vật lý.
- Chỉ tạo hấp phụ đơn lớp.
- Phụ thuộc vào pH và bản chất axit – bazo giữa chất hấp phụ và chất bị hấp
phụ.
A-B

A+B

H

A-B

Hình 2.2: Giản đồ năng lượng hoạt hóa cho phản ứng hóa học
c. Tiêu chuẩn phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 5


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học
Hấp phụ vật lý

Hấp phụ hóa học

Entanpy hấp phụ

8 – 20 kJ/mol

40 – 80 kJ/mol

Năng lượng hoạt hóa E

Bằng không

Thường nhỏ

Nhiệt độ hấp phụ

Phụ thuộc vào nhiệt độ sôi Phụ thuộc năng lượng
nhưng thường rất thấp
hoạt hóa nhưng thường
không cao

Số lớp hấp phụ

Có thể nhiều lớp

Chỉ một lớp

2.1.4 Cơ chế hấp phụ
Cơ chế hấp phụ trong môi trường nước phụ thuộc bản chất hóa học của chất
bị hấp phụ, chất hấp phụ và yếu tố ngoại cảnh của môi trường như pH, nhiệt độ,
cường độ ion, sự có mặt chất lạ…
Có 3 tương tác chính trong quá trình hấp phụ: chất hấp phụ - chất bị hấp
phụ, chất hấp phụ - dung môi nước, chất bị hấp phụ - dung môi. Lực nào tương tác
mạnh hơn sẽ đóng vai trò quyết định cơ chế.
2.1.5 Động lực học quá trình hấp phụ
Quá trình hấp phụ từ pha (lỏng hay khí) lên bề mặt xốp của chất hấp phụ
gồm ba giai đoạn:
- Chuyển chất lỏng từ pha lỏng đến bề mặt ngoài của các hợp chất hấp phụ.
- Khuếch tán vào các mao quản của hạt.
- Hấp phụ: quá trình hấp phụ làm bảo hòa dần từng phần không gian hấp
phụ, đồng thời làm giảm độ tự do của các phân tử bị hấp phụ, nên luôn kèm theo sự
tỏa nhiệt. Hiệu ứng này rất đáng kể dối với hấp phụ khí. (Nguyễn Bin, 2005).
2.1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ
Hấp phụ là một quá trình phức tạp, nó chịu ảnh hưởng của một số yếu tố sau:
- Ảnh hưởng của dung môi: Dung môi có sức căng bề mặt càng lớn thì
chất tan càng dễ bị hấp phụ. Chất tan trong dung môi nước bị hấp phụ tốt hơn so
với dung môi hữu cơ.
- Tính chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ: Các chất phân cực dễ
hấp phụ lên bề mặt phân cực và các chất không phân cực dễ hấp phụ lên bề mặt
không phân cực. Khi giảm kích thước mao quản trong chất hấp phụ xốp thì sự hấp
GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 6

Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

phụ từ dung dịch thường tăng lên. Nhưng đến một giới hạn nào đó, khi kích thước
mao quản quá nhỏ sẽ cản trở sự đi vào của chất bị hấp phụ.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, sự hấp phụ trong dung dịch
giảm. Tuy nhiên, đối với những cấu tử tan hạn chế, khi tăng nhiệt độ, độ tan tăng sẽ
làm cho nồng độ của nó trong dung dịch tăng lên, do vậy khả năng hấp phụ sẽ tăng
lên.
- Ảnh hưởng của pH môi trường: pH ảnh hưởng nhiều đến tính chất bề
mặt của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ trong dung dịch nên cũng ảnh hưởng đến
quá trình hấp phụ. (Đoàn Thị Thu Hoài, 2012)
2.2 Tổng quan về tro trấu
2.2.1 Tro trấu
Tro trấu là sản phẩm thu được sau quá trình đốt trấu. Thông thường khi đốt
trấu chúng ta thu được 2 loại tro: tro đen và tro trắng. Tùy thuộc vào công nghệ và
nhiệt độ đốt trấu mà tỉ lệ của hai loại tro này thu được rất khác nhau.
- Tro đen thì hàm lượng cacbon trong tro rất cao (khoảng 54%) nên được
ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực hấp phụ.
- Tro trắng thì hàm lượng cacbon trong tro rất thấp, chủ yếu là SiO 2 (chiếm
khoảng 80% khối lượng). Cho nên, tro trắng này được ứng dụng trong một số lĩnh
vực công nghiệp: công nghiệp silicat (sản xuất thủy tinh chất lượng cao), xây dựng
(sản xuất xi măng Portland,…).
2.2.2 Thành phần hóa học của tro trấu
Bảng 2.3: Thành phần hóa học của tro trấu
Các thành phần

Phần trăm về khối lượng

(%)

Độ ẩm (%)

9,5

Hàm lượng SiO2 (%)

10,1

Hàm lượng C (%)

54,7

Hàm lượng H (%)

9,2

Hàm lượng O (%)

8,3

Hàm lượng N (%)

< 0,1

Hàm lượng S (%)

< 0,1
(Nguồn: Nguyễn Thùy Trang, 2009)

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 7


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

2.2.3 Một số ứng dụng của tro trấu
a. Trên thế giới
Hiện nay, trên thế giới thì tro trấu được ứng dụng rất nhiều vào các ngành
công nghiệp như:
•

Trong ngành sản xuất thép
Vì có tính cách nhiệt tốt và nhiệt độ nóng chảy cao nên tro trấu được sử
dụng làm chất cách nhiệt giữa các tấm thép để ngăn chặn việc bị nguội nhanh để
đảm bảo sự đông đặc, ổn định hình dạng của thép.

•

Trong ngành sản xuất vật liệu xây dựng
Trong tro hàm lượng SiO2 khá cao (ở dạng vi hạt); trong đó, tro trấu được
dùng làm chất phụ gia trong xây dựng như xi măng, gạch chịu lửa, công nghệ bán
dẫn…

•

Trong ngành hóa học
Hiện nay, trên thế giới đang nghiên cứu sử dụng tro trấu để làm chất hấp
phụ, sản xuất oxit silic. Nhu cầu và tiềm năng ứng dụng của than trấu được thống
kê ở bảng 2.4
Bảng 2.4: Nhu cầu và tiềm năng ứng dụng than trấu
Lĩnh vực
ứng dụng

Trạng thái của
thị trường hiện
nay

Nhu cầu của thị
trường hiện
nay

Nhu cầu trong
tương lai

Công nghiệp thép

Đang ứng dụng

Trung bình

Nhiều, tăng

Công nghiệp
măng

xi

Đang ứng dụng

Nhiều

Nhiều

Vật liệu xây dựng
nhẹ

Đang ứng dụng

Ít

Ít đến trung
bình

Sản xuất
silicon

chíp

Đang nghiên cứu

Ít

Nhiều, tăng

Sản xuất
chịu lửa

gạch

Mới ứng dụng

Ít

Tăng

Sản xuất
hoạt tính

than

Đang nghiên cứu

Ít

Nhiều, tăng

Chất hấp
trong đất

phụ

Đang ứng dụng

Ít

Nhiều, tăng

(Nguồn: Rice husk ash market study, 2003)

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 8


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

Qua bảng trên ta thấy, tro trấu là một vật liệu đầy hứa hẹn trong tương lai,
nhất là lĩnh vực sản xuất than hoạt tính.
b. Tại Việt Nam
Ở Việt Nam hiện nay tro trấu cũng đang được nghiên cứu và ứng dụng vào
một số ngành vẫn còn hạn chế.
•

Trong nông nghiệp
Tro trấu có khả năng cải tạo đất rất tốt, vì tro trấu có cấu trúc xốp nên khi
trộn với đất bạc màu chai cứng thì trấu làm đất tơi xốp lại, tro trấu có hàm lượng
khoáng nhiều dùng để bón cho hoa màu.

•

Trong ngành xây dựng

Tro trấu được dùng làm phụ gia cho vữa xây dựng thay thế cho silicafume,
vì trong tro trấu với thành phần chủ yếu là silic ở dạng vô định hình có hoạt tính rất
cao làm cho cường độ của vữa tự chảy luôn cao hơn so với dùng silicafume
(silicafume là một chất phụ gia của vữa tự chảy dùng trong xây dựng, được nhập
khẩu từ một số nước trên thế giới như: Thụy Điển, Tây Ban Nha và Châu Phi,…)
Bên cạnh đó tro trấu cũng đang được nghiên cứu và ứng dụng vào các lĩnh
vực như sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng nhẹ,…

•

Trong ngành hóa học
Tro trấu đang được nghiên cứu để sản xuất silic oxit, chất hấp phụ. Hiện
nay, việc nghiên cứu tận dụng tro trấu một cách hiệu quả hơn vẫn còn mới mẻ và
mang tính chiến lược trong định hướng phát triển ngành vật liệu ở Việt Nam, cũng
như ứng dụng chúng vào lĩnh vực xử lý môi trường (Lê Ngọc Hăng, 2009).
2.3 Tổng quan về metylen xanh
2.3.1 Metylen xanh
- Tên khác: Methylthionium chloride
- Công thức phân tử : C16H18N3SCl
- Khối lượng phân tử : 319,85222 đvC
- Công thức cấu tạo :

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 9


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

2.3.2 Cấu trúc hóa học và đặc tính
Metylen xanh là một hợp chất thơm dị vòng, được tổng hợp cách đây hơn 120
năm. Đây là một hợp chất có màu xanh đậm và ổn định ở nhiệt độ phòng. Dung dịch
1% có pH từ 3 – 4,5. Metylen xanh đối kháng với các loại hóa chất mang tính oxy
hóa và khử, kiềm, dichromate, các hợp chất của iod. Khi phân hủy sẽ sinh ra các khí
độc như: Cl2, NO, CO, SO2, CO2, H2S. Metylen xanh nguyên chất 100% dạng bột hoặc
tinh thể. Metylen xanh có thể bị oxy hóa hoặc khử và mỗi phân tử của metylen xanh
bị oxy hóa và bị khử khoảng 100 lần/giây. Quá trình này làm tăng tiêu thụ oxy của
tế bào.
2.3.3 Ứng dụng
Metylen xanh là một hóa chất được sử dụng rộng rãi trong các ngành nhuộm
vải, nilon, da gỗ; sản xuất mực in; trong xây dựng như để kiểm nghiệm đánh giá
chất lượng bê tông và vữa; và được sử dụng trong y học.
a. Trong y học
Metylen xanh là loại thuốc giải độc, sát khuẩn nhẹ có các dạng dùng như
viên nén, thuốc tiêm, dung dịch dùng ngoài 1% hoặc dung dịch milian (gồm metylen
xanh , tím gentian, ethanol, nước cất…).
Metylen xanh được dùng trong điều trị methemoglobin huyết do thuốc hoặc
không rõ nguyên nhân. Ở nồng độ thấp, metylen xanh làm tăng chuyển
methemoglobin thành hemoglobin. Nồng độ cao, thuốc có tác dụng ngược lại do
metylen xanh oxy hóa ion sắt II của hemoglobin thành sắt III, chuyển hemoglobin
thành methemoglobin. Phản ứng này là cơ sở cho việc sử dụng thuốc trong điều trị
ngộ độc cyanid. Trong trường hợp này, methemoglobin tạo bởi metylen xanh sẽ liên
kết với cyanid tạo ra cyanmethemoglobin, có tác dụng ngăn chặn tương tác của
cyanid với cytochrom là chất đóng vai trò trong hô hấp tế bào.
Metylen xanh được hấp thu tốt từ đường tiêu hóa. Tại các mô, metylen xanh
nhanh chóng bị khử thành leukometylen , bền vững dưới dạng muối, dạng phức
hoặc dưới dạng kết hợp trong nước tiểu, nhưng không bị khử trong máu.

Metylen xanh được thải trừ qua nước tiểu và mật. Khoảng 75% liều uống
được thải trừ qua nước tiểu, hầu hết dưới dạng leukometylen không màu ổn định.
Khi tiếp xúc với không khí, nước tiểu chuyển sang màu xanh lá cây hoặc xanh da
trời do sản phẩm oxy hóa là metylen xanh sulfon. Một phần thuốc không biến đổi
cũng được thải trừ qua nước tiểu. (Thuốc & Biệt dược, 2014).
b. Trong chăn nuôi thủy sản
Metylen xanh an toàn đối với việc xử lý nấm trên trứng nhiều loại cá. Đặc
biệt là rất hiệu quả trong việc điều trị các bệnh về nấm Saprolegina trên các giai
đoạn của cá. Trong sản xuất cá cảnh Pterophyllum scalare, xử lý trứng ở liều 1~5
mg/L. Ngoài ra, metylen xanh
rất có hiệu quả trong việc tiêu diệt
Ichthyophthiriosis, Costiasis, Chilodonelliasis. Metylen xanh hoạt động như một chất
GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 10


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

ức chế nấm và vi khuẩn. Chúng diệt hiệu quả Saproglenia, Costia, Trichodina ở liều
3 mg/L cho ngâm. Ở liều lượng 2-5 mg/L có thể sử dụng tắm ở tất cả các giai đoạn
của cá, 1-2 mg/L có thể sử dụng để diệt Icthyopthirius multifilis. (Huỳnh Trường
Giang, 2013).
2.3.4 Ảnh hưởng đến môi trường sinh thái
Metylen xanh hấp thu rất mạnh bởi các loại đất khác nhau. Trong môi trường
nước, metylen xanh bị hấp thu vào vật chất lơ lửng và bùn đáy ao, không có khả
năng bay hơi ra ngoài môi trường nước. Khi ước lượng chỉ số tích lũy sinh học, Cơ

quan bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) cho rằng metylen xanh không có sự tích lũy
sinh học trong thủy sinh vật (giá trị BCF = 1,5).
Nếu thải vào không khí, metylen xanh sẽ tồn tại cả dạng hơi và bụi lơ lửng.
Dạng hơi sẽ bị phân hủy do sự phản ứng quang phân với các gốc oxy hóa [OH], thời
gian bán hủy khoảng 2 giờ. Sự quang phân trực tiếp cũng diễn ra. Đối với dạng hạt
lơ lửng có thể loại bỏ vật lý bởi quá trình phân hủy. (Huỳnh Trường Giang, 2013).
2.4 Một số phương pháp phân tích vật liệu
2.4.1 Phương pháp quang phổ hồng ngoại FTIR (Fourier Transform
Infared Spectroscopy)
Khái niệm: phương pháp dựa trên nguyên tắc hấp thu năng lượng của các
phân tử trong quan phổ có ý nghĩa thực tiễn từ 4000 đến 400 cm -1. Các phân tử hấp
thu và chuyển thành năng lượng dao động phân tử đơn thuần kèm theo năng lượng
quay. Sự hấp thu này được lượng tử hóa và xuất hiện dạng dài. Tần số hấp phu phụ
thuộc vào khối lượng nguyên tử, lực liên kết, cấu hình nguyên tử.
Từ thực tế nghiên cứu cho thấy, dù là một phân tử hữu cơ đơn giản nhất
cũng cho phổ vô cùng phức tạp, nhiều nhóm chức có các tần số dao động đặc trưng
của chúng, vì vậy mà phương pháp phổ IR là phương pháp nhanh chất và đơn giản
nhất để đoán định một chất thuộc loại nào.
Nguyên lý: Chùm tia hồng ngoại phát ra từ máy quang phổ truyền qua vật
liệu và đưa lại trên màn quang phổ. Những sóng có cùng tần số dao động với tần số
của liên kết bên trong vật liệu sẽ bị hấp thu lại và tần số này đặc trưng duy nhất cho
mỗi liên kết.
FTIR có thể cung cấp thông tin:
- Xác định chất liệu chưa biết.
- Xác định chất lượng hoặc tính nhất quán của một mẫu.
- Xác định số lượng của các thành phần trong hỗn hợp.

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 11


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

2.4.2 Phương pháp phổ rơn-ghen-XRD
Khái niệm: Phương pháp nhiễu xạ rơn-ghen là phương pháp hiện đại và
được ứng dụng phổ biến để nghiên cứu vật liệu có cấu trúc tinh thể. Người ta có thể
nhận diện nhanh và chính xác cấu trúc của các loại tinh thể đồng thời sử dụng để
định lượng pha tinh thể với độ tin cậy cao.
Nguyên tắc: Theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xây dựng từ
các nguyên tử hay ion phân bố đều đặn trong không gian theo một quy luật xác
định. Khi chùm tia Rơnghen (tia X) tới bề mặt tinh thể và đi vào bên trong mạng
tinh thể thì mạng lưới này đóng vai trò như một cách từ nhiễu xạ đặc biệt. Các
nguyên tử, ion bị kích thích bởi chùm tia X sẽ trở thành các tâm phát ra các tia phản
xạ. Nguyên tắc cơ bản của phương pháp nhiễu xạ tia X là dựa vào phương trình
Vulf-Bragg.
Với mỗi nguồn tia X ta có bước sóng λ xác định, khi thay đổi góc tới θ, mỗi vật
liệu có một giá trị d đặc trưng. So sánh d với giá trị d chuẩn sẽ xác định được cấu
trúc mạng tinh thể của chất cần nghiên cứu.
Ứng dụng trong tính toán kích thước:
Để tính kích thước hạt ta dùng phương pháp Debye – Scherrer:
Hoặc phương trình Bragg: nλ = 2dsinθ
Trong đó:
λ: là bước sóng tia sử dụng.
β: là chiều rộng peaks ở nửa chiều cao peaks đặc trưng.
θ: góc nhiễu xạ.
K: là thừa số hình dạng, bằng 0,9.

Do đó, việc xác định các thông số từ phổ là việc rất cần thiết để tính kích
thước hạt d.
2.4.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua – TEM
Phép chụp TEM đầu tiên được thực hiện bởi Max Knoll và Ernst Ruska vào
năm 1931, nhóm này đã phát triển TEM với độ phân giải tốt hơn vào năm 1933 và
cho ra đời TEM thương mại đầu tiên vào năm 1939.
Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy) là một
thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn, sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao
chiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng và sử dụng các thấu kính từ để tạo ảnh với độ
phóng đại lớn (có thế tới hàng triệu lần), ảnh có thể tạo ra trên màn huỳnh quanh,
hay trên film quang học, hay ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số.
GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 12


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

TEM cho phép người sử dụng thấy được những thông tin rõ nét về mẫu thử
ngay cả khi mẫu chỉ nhỏ như một hàng các nguyên tử, nhỏ hơn 10 ngàn lần so với
khả năng phân giải của kính hiển vi quang học. TEM đã hình thành một phương
pháp phân tích liên quan đến nhiều lĩnh vực khoa học trong đó có sinh học, vật lý và
cả hóa học. Nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực ung thư, vius, khoa học vật liệu cũng
như nghiên cứu ô nhiễm, công nghệ nano hoặc công nghệ bán dẫn…
Khả năng phóng đại của hình ảnh TEM phụ thuộc vào sự tương tác của
electron với vật liệu, độ dày và cấu trúc của vật liệu. Theo yêu cầu của các phép
phân tích chuyên sâu, ở mức phóng đại lớn, cường độ phóng đại hình ảnh được quy

định bởi sự tương tác sóng phức hợp. Sử dụng các chế độ xen kẽ cho phép TEM
quan sát được sự biến điệu trong hóa chất đồng nhất, sự định hướng của tinh thể,
cấu trúc electron, electron cảm ứng kích thích như việc chụp các hình ảnh thông
thường.
2.4.4 Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP – MS)
Thuật ngữ ICP (Inductively Coupled Plasma) dùng để chỉ ngọn lửa plasma
tạo thành bằng dòng điện có tần số cao (cỡ MHz) được cung cấp bằng một máy
phát Radio Frequency Power (RFP). Ngọn lửa plasma có nhiệt độ rất cao có tác
dụng chuyển các nguyên tố trong mẫu cần phân tích thành dạng ion.
MS (Mass Spectrometry) là phép ghi phổ theo số khối hay chính xác hơn là
theo tỷ số giữa số khối và diện tích (m/Z).
Bản chất của phổ ICP – MS
Dưới tác dụng của nguồn ICP, các phân tử trong mẫu phân tích được phân li
thành các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi. Các phần tử này khi tồn tại trong môi
trường kích thích phổ ICP năng lượng cao sẽ bị ion hóa, tạo ra đám hơi ion của chất
mẫu (thường có điện tích +1). Nếu dẫn dòng ion đó vào buồn phân cực để phân giải
chúng theo số khối (m/Z) sẽ tạo ra phổ khối của nguyên tử chất cần phân tích và
được phát hiện nhờ các electron thích hợp.

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 13


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu
Vật liệu hấp phụ metylen xanh từ tro trấu đen.
3.2 Thời gian nghiên cứu
Thời gian nghiên cứu: 1/1/2015 – 15/4/2015
3.3 Mục tiêu nghiên cứu
- Hoạt hóa tro trấu bằng phương pháp tạo lỗ xốp với axit HF (Nguyễn Trung
Thành, 2010);
- Đánh giá khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu sau khi hoạt hóa.
3.4 Nội dung nghiên cứu
- Hoạt hóa tro trấu bằng phương pháp tạo lỗ xốp với axit HF theo quy trình đã
được nghiên cứu trước đây (Nguyễn Trung Thành, 2010);
- Phân tích đặc trưng cơ bản của tro trấu đã hoạt hóa tươing qua diện tích bề
mặt riêng (Sr) và phổ hồng ngoại (FTIR);
- Khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu đã hoạt hóa dưới ảnh
hưởng của một số yếu tố như thời gian hấp phụ, giá trị pH, khối lượng vật liệu và
nồng độ metylen xanh ban đầu;
- Đánh giá khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu đã hoạt hóa trong các
điều kiện thí nghiệm tối ưu đã khảo sát so với tro trấu tươi (đối chứng).
3.5 Phương tiện và vật liệu nghiên cứu
3.5.1 Phương tiện nghiên cứu
- Các dụng cụ làm thí nghiệm (ống đong, bình định mức, ống nghiệm, erlen…).
- Các thiết bị phân tích (máy so màu UV-VIS, cân phân tích, tủ sấy, máy khuấy,
tủ nung…).
3.5.2 Vật liệu nghiên cứu
- Tro trấu được thu từ một số lò gạch thủ công trên địa bàn huyện Chợ Mới,
tỉnh An Giang.
- Hóa chất: axit HF, nước cất, metylen xanh…

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành

KS.Phan Phước Toàn

Trang 14


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

3.6 Phương pháp nghiên cứu
3.6.1 Phương pháp thu mẫu và bảo quản mẫu tro trấu
Lấy mẫu: Tro trấu được lấy ngẫu nhiên từ các lò nung gạch thủ công có sử
dụng trấu làm chất đốt ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang. Lượng tro trấu lấy khoảng
1-2 kg.
Bảo quản mẫu: mẫu tro trấu được chứa trong bao nilon, để nơi khô ráo và
thoáng mát.
Ngoài ra, khi thu mẫu cần ghi rõ những tươing tin nhằm giúp ít cho việc
nhận dạng mẫu và giải trình kết quả thu được như: ngày, giờ lấy mẫu; điều kiện tự
nhiên, thời tiết khi lấy mẫu; vị trí lấy mẫu; tên người lấy mẫu.
3.6.2 Phương pháp hoạt hóa tro trấu và phân tích đặc trưng vật liệu
Tro trấu tươi sau khi thu mẫu sẽ được hoạt hóa bằng phương pháp tạo lỗ
xốp với axit HF theo quy trình đã được nghiên cứu trước đây (Nguyễn Trung Thành,
2010);
800 mL dung dịch HF (nồng độ 10%)

20 g tro trấu

Khuấy trộn
(30 phút)

Lọc, rửa hỗn hợp đến pH trung tính

Sấy khô qua đêm ở 100 5oC

Tro trấu hoạt hóa

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 15


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân
Hình 3.1: Sơ đồ quy trình hoạt hóa tro trấu

Thuyết minh quy trình: cân 20g tro trấu cho vào một ca nhựa (1500 mL)
có chứa 800 mLdung dịch HF với nồng độ 10% thể tích và được khuấy trộn với tốc
độ vừa phải. Sau một khoảng thời gian (30 phút) cần thiết cho quá trình hoạt hóa
thì hỗn hợp rắn – lỏng này được lọc, rửa đến pH trung tính bằng nước cất và đem
sấy khô qua đêm ở nhiệt độ 100 ± 5oC sẽ thu được mẫu tro trấu hoạt hóa.
Các mẫu tro trấu tươi và tro trấu đã hoạt hóa sẽ được tiến hành phân tích
một số đặc trưng cơ bản của vật liệu tươing qua diện tích bề mặt riêng và phổ FTIR.
Phương pháp phân tích đặc trưng vật liệu:
- Phổ FTIR: xác định bằng phương pháp phổ hồng ngoại, trên máy FTIR
ALPHA – BRUKER (Phòng Thí nghiệm Môi trường – ĐHAG).
- Diện tích bề mặt riêng: xác định bằng phương pháp BET (Phòng Thí
nghiệm Môi trường – ĐHAG).
3.6.3 Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng hấp phụ

metylen xanh của tro trấu đã hoạt hóa
phụ

a. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ và khối lượng của vật liệu hấp

Điều kiện thí nghiệm: pH ≈ 5, nồng độ metylen xanh C = 10 mg/L, thể tích
metylen xanh V = 50 mL, khối lượng tro trấu hoạt hóa m vật liệu=10, 20, 25 mg. Thời
gian hấp phụ được khảo sát từ 5 đến 55 phút (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55
phút) và có thể tiếp tục đến khi hiệu quả hấp phụ đạt trạng thái cân bằng. Mục đích
của thí nghiệm nhằm xác định thời gian (t) tối ưu cho quá trình hấp phụ. Thí
nghiệm được lặp lại 3 lần.
b. Ảnh hưởng của pH
Điều kiện thí nghiệm: nồng độ metylen xanh C = 10 mg/L, thể tích metylen
xanh V = 50 mL, khối lượng vật liệu tối ưu, thời gian (t) tối ưu. Điều kiện pH được
khảo sát từ 3 đến 11 (3, 5, 7, 9, 11). Mục đích của thí nghiệm nhằm xác định pH tối
ưu cho quá trình hấp phụ. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần.
c. Ảnh hưởng của nồng độ metylen xanh ban đầu
Điều kiện thí nghiệm: thể tích metylen xanh V = 50 mL, thời gian (t) tối ưu,
pH tối ưu, khối lượng vật liệu tối ưu, nồng độ của metylen xanh từ 0 đến 320 mg/L
(0, 10, 20, 40, 80, 160, 320 mg/L). Mục đích của thí nghiệm nhằm xác định ảnh
hưởng của nồng độ metylen xanh ban đầu đến hiệu quả của quá trình hấp phụ. Thí
nghiệm được lặp lại 3 lần.

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 16


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

3.6.4 Đánh giá khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu đã hoạt hóa
Xác định khả năng hấp phụ của tro trấu đã hoạt hóa đối với metylen xanh
trong các điều kiện tối ưu đã khảo sát và so sánh với khả năng hấp phụ của tro trấu
tươi (chưa hoạt hóa).
3.6.5 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
+ Hiệu quả xử lý được xác định theo công thức:
+ Khả năng hấp phụ của vật liệu được xác định theo công thức:
Trong đó:
Qt: khả năng hấp phụ (mg/g)
C0: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L)
C: nồng độ dung dịch sau hấp phụ (mg/L)
V: thể tích dung dịch chất được hấp phụ (L)
m: khối lượng vật liệu hấp phụ (g)
bình.

+ Sử dụng phần mềm Excel 2010 để tổng hợp số liệu, tính toán giá trị trung

+ Sử dụng phần mềm SPSS 20 để phân tích, thống kê số liệu bằng kiểm định
Anova. So sánh thống kê giữa các trường hợp trong từng nghiên cứu về yếu tố ảnh
hưởng (thời gian hấp phụ, pH, khối lượng vật liệu, nồng độ metylen xanh ban đầu)
và so sánh thống kê giữa khả năng hấp phụ của tro trấu hoạt hóa và tro trấu tươi.

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 17

Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân
CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Chế tạo VLHP từ nguyên liệu tro trấu
4.1.1 Hoạt hóa tro trấu bằng axit HF
Cân 20 g tro trấu cho vào ca nhựa có chứa 800 mL dung dịch axit HF có nồng
độ xác định (10%) và được khuấy trộn với tốc độ vừa phải. Sau một khoảng thời
gian (30 phút) cần thiết cho quá trình hoạt hóa thì hỗn hợp rắn – lỏng này được lọc,
rửa đến pH trung tính bằng nước cất và đem sấy khô qua đêm ở nhiệt độ 100 ± 5oC
sẽ thu được mẫu tro trấu hoạt hóa.
* Hình ảnh mẫu tro trấu tươi và mẫu tro trấu sau hoạt hóa

Hình 4.1: Tro trấu tươi và tro trấu sau hoạt hóa
Nhận xét:
Tro trấu sau hoạt hóa vẫn có màu đen, tuy nhiên kích thước hạt nhỏ hơn rất
nhiều so với kích thước ban đầu. Điều này có thể được giải thích như sau: Các phân
tử axit len lõi vào trong tro trấu và hòa tan các hợp chất oxit trong tro trấu làm phá
vỡ cấu trúc ban đầu của tro trấu vì vậy mà cấu trúc hạt mịn hơn.
4.1.2 Đặc trưng của vật liệu
Thành phần và cấu trúc vật liệu được xác định bằng phương pháp phổ hồng
ngoại (FTIR) và phương pháp BET (diện tích bề mặt riêng).
Kết quả phân tích FTIR của tro trấu tươi và tro trấu đã hoạt hóa

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 18

Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

Hình 4.2: Phổ FTIR của mẫu tro trấu tươi và tro trấu đã hoạt hóa
(Nguồn: Nguyễn Trung Thành, 2014 )

Thành phần hóa học trên bề mặt của chất mang ảnh hưởng rất lớn đến hoạt
tính hấp phụ và xúc tác của vật liệu. Thành phần bề mặt của RHA được xác định với
kỹ thuật FTIR. Phổ FTIR của mẫu tro trấu tươi và RHA được thể hiện trong Hình 4.2.
Từ Hình 4.2 thấy rằng sau quá trình hoạt hóa bằng dung dịch HF 10% thể tích phổ
FTIR của RHA đơn giản hơn so với phổ FTIR của mẫu tro trấu ban đầu. Điều này nói
lên rằng sau quá trình hoạt hóa các tạp chất cũng nhưng một số chất có thể hòa tan
trong dung dịch axit HF đã được loại bỏ khỏi tro trấu. Đặc biệt là peak ở vị trí 620
cm-1 (Si-H) và các mũi dao động từ 1400 đến 1800 cm -1 là các mũi dao động Si-F của
phổ FTIR đối với tro trấu nguyên liệu không tìm thấy trên phổ FTIR của tro trấu sau
khi hoạt hóa. Nhìn chung, quá trình hoạt hóa tro trấu bằng HF một lượng silic trong
cấu trúc của tro trấu đã được tách khỏi tro trấu và không nhiễm bẫn mẫu từ quá
trình hoạt hóa (điều này có thể là do các sản phẩm của quá trình hoạt hóa là SiF 6 dễ
dàng bay hơi). Tóm lại tro trấu sau quá trình hoạt hóa có thành phần hóa học đơn
giản hơn gồm các peak dao động của Si-H (520-800 cm -1); Si-O-Si (1080 cm-1); C=C
(1600 cm-1); C=O (1730 cm-1); C-H (2930cm-1); - OH (3400 cm-1). (Nguyễn Trung
Thành, 2014)
Diện tích bề mặt riêng của tro trấu sau hoạt hóa tăng đáng kể so với mẫu tro
trấu ban đầu như trong Bảng 4.1
Bảng 4.1: Diện tích bề mặt riêng của tro trấu tươi và tro trấu sau hoạt hóa
Tên mẫu
Tro trấu tươi

RHA

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Diện tích bề mặt riêng, Sr (m2.g-1)
4,00
406

Trang 19


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

4.2 Hấp phụ metylen xanh bằng tro trấu hoạt hóa
4.2.1 Lập đường chuẩn metylen xanh
Sau khi tiến hành các thí nghiệm lập đường chuẩn metylen xanh ta thu được
kết quả như sau:

Hình 4.3: Đường chuẩn metylen xanh
Ta thu được phương trình đường chuẩn metylen xanh có dạng: y = 0,2011x +
0,068 với R2 = 0,9993.
Độ hấp thu của metylen xanh được khảo sát tại bước sóng 665 nm.
4.2.2 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng hấp phụ metylen xanh
của tro trấu sau hoạt hóa
Ta tiến hành các thí nghiệm được bố trí như trong bảng sau.
Bảng 4.2: Các thí nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu
hoạt hóa

Hấp phụ metylen xanh
STT

1

Khối lượng
pH
tro ± 0,5

10
20
25

2

10

3

10

5

3
5
7
9
11
7

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Nồng độ
Thể
tích metylen
Thời
gian
metylen
xanh ban
hấp phụ (t)
xanh (mL)
đầu
(mg/l)
5
10
15
20
25
30
50
10
35
40
45
50
55
15

50

10

15

50

0

Trang 20


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân
10
20
40
80
160
320

4.2.2.1 Ảnh hưởng của thời gian và khối lượng vật liệu
- Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian và khối lượng vật liệu hấp phụ
đến khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu hoạt hóa được tiến hành như sau:
Khối lượng vật liệu hấp phụ lần lượt là 10, 20, 25 mg, pH cố định là 5, thể tích
metylen xanh là 50 mL, nồng độ metylen xanh ban đầu là 10 mg/L, thời gian khảo
sát từ 0 đến 55 phút.
- Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian và khối lượng vật liệu
hấp phụ đến khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu hoạt hóa.

Hình 4.4: Biểu đồ biểu diễn hiệu quả xử lý của vật liệu theo thời gian và khối lượng
Nhận xét:
Qua kết quả hấp phụ metylen xanh theo thời gian và khối lượng của tro trấu
hoạt hóa ta thấy, ở cùng một điều kiện mẫu và chất hấp phụ thì hiệu quả xử lý tốt
nhất là 100% ở thời gian 45 phút của khối lượng vật liệu là 25 mg. Tuy nhiên, qua
biểu đồ ta thấy, ở cả ba khối lượng 10 mg, 20 mg, và 25 mg hiệu suất xử lý đều trên
80% trong suốt quá trình xử lý. Trong khoảng thời gian 15 phút đầu tiên của quá
trình xử lý, phần lớn hàm lượng metylen xanh đã bị hấp phụ nên càng về nhau quá
trình hấp phụ diễn ra chậm hơn và gần như không thay đổi. Điều này chứng tỏ, khả
năng xử lý của tro trấu diễn ra mạnh nhất trong 15 phút đầu tiên.
Khối lượng vật liệu hấp phụ càng nhiều thì khả năng xử lý metylen xanh càng
cao. Đối với khối lượng vật liệu hấp phụ là 10 mg, trong suốt quá trình hấp phụ, đạt
hiệu quả trên 80% và gần như không đổi. Ở khối lượng vật liệu 20 mg và 25 mg, khi
quá trình xử lý kết thúc thì hiệu quả xử lý đạt gần như tối ưu là 100%.
Bảng 4.3: Kết quả bảng ANOVA
Tests of Between-Subjects Effects
Dependent Variable: Hiệu suất (%)

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 21


Khóa luận tốt nghiệp
Source

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

Type III Sum df

of Squares
Corrected Model 37337,814a

13

Intercept

1

562038,525

Mean

F

Sig.

Square
2872,140
562038,52

22,566

,000

5
3097,818
1630,908

127,277

4415,876

,000

24,339
12,814

,000
,000

thoigian
34075,998
11
variety
3261,816
2
Error
7382,053
58
Total
606758,392 72
Corrected Total 44719,867
71
a. R Squared = ,835 (Adjusted R Squared = ,798)

Qua bảng ANOVA ta thấy rằng khối lượng vật liệu và thời gian hấp phụ có
ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu. ta tiếp tục phân tích pót hoc để chỉ
ra khối lượng vật liệu khác nhau sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ khác nhau

như thế nào.
Bảng 4.4: Kết quả so sánh post hoc

Multiple Comparisons
Dependent Variable: HS
LSD
(I)

(J)

variety variety

Mean

Std.

Sig.

Difference

Error

(I-J)
*

2,00
-10,6167
3,00
-16,2321*
1,00

10,6167*
2,00
3,00
-5,6154
1,00
16,2321*
3,00
2,00
5,6154
Based on observed means.
1,00

3,25675
3,25675
3,25675
3,25675
3,25675
3,25675

,002
,000
,002
,090
,000
,090

95%

Confidence

Interval
Lower

Upper

Bound
-17,1358
-22,7512
4,0976
-12,1345
9,7130
-,9037

Bound
-4,0976
-9,7130
17,1358
,9037
22,7512
12,1345

The error term is Mean Square(Error) = 127,277.
*. The mean difference is significant at the 0,05 level.

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 22

Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

Từ bảng kết quả, ta thấy, khối lượng m1 = 10 mg có khả năng hấp phụ thấp
hơn khối lượng m2 = 20 mg, và m3 = 25 mg. Tương tự ta thấy, khối lượng m2 = 20
mg có khả năng hấp phụ cao hơn m1 = 10 mg và thấp hơn m3 = 25 mg. Khối lượng
vật liệu có khả năng hấp phụ cao nhất là m3 = 25 mg.
4.2.2.2 Ảnh hưởng của pH
- Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ metylen
xanh của tro trấu hoạt hóa được tiến hành như sau:
Khối lượng vật liệu hấp phụ là 10mg, nồng độ metylen xanh ban đầu là 10
mg/L, thời gian khảo sát là 15 phút, thể tích metylen xanh là 50 mL, pH khảo sát từ
3, 5, 7, 9, 11.
- Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ
metylen xanh của tro trấu hoạt hóa.

Hình 4.5: Biểu đồ biểu diễn hiệu quả xử lý của vật liệu theo pH
Nhận xét:
Qua kết quả hấp phụ metylen xanh theo pH ta thấy ở cùng một điều kiện mẫu
và chất hấp phụ thì ở pH = 7 cho kết quả tốt nhât, hiệu quả xử lý và tải lượng cao
nhất. Điều này có thể kết luận rằng ở điều kiện pH trung tính là tốt nhất cho quá
trình hấp phụ. Ở pH thấp (môi trường axit), đã có sự proton hóa nhóm amin bậc ba
trong phân tử metylen xanh làm giảm khả năng bị hấp phụ bởi vật liệu của chất
màu.

Bảng 4.5: Kết quả bảng ANOVA
ANOVA
Hiệu suất
Sum

of df

Squares

Mean

Sig.

Square

Between Groups 4280,034

4

1070,008

Within Groups
Total

5
9

1,669

8,344
4288,377

F

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 23

641,20
4

,000


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

Ta tra bảng tìm giá trị Fα với df1 = 4, df 2 = 5.
F (α = 0,05) = 5,19
F (α = 0,01) = 11,30
So sánh giá trị F = 641,204 > F (α = 0,01) = 11,30. Ta kết luận pH có ảnh
hưởng đến quá trình hấp phụ của vật liệu.
4.2.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ metylen xanh ban đầu
- Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ metylen xanh ban đầu đến
khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu hoạt hóa được tiến hành như sau:
Khối lượng vật liệu hấp phụ là 10mg, thời gian khảo sát là 15 phút, pH
khảo sát là 7, thể tích metylen xanh là 50 mL nồng độ metylen xanh ban đầu là 10,
20, 40, 80, 160, 320 mg/L.
Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ metylen xanh ban đầu
đến khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu hoạt hóa.

Hình 4.6: Biểu đồ biểu diễn hiệu quả xử lý của vật liệu theo nồng độ metylen xanh

ban đầu
Nhận xét:
Qua kết quả thu được từ thí nghiệm xem xét ảnh hưởng của nồng độ metylen
xanh đến khả năng hấp phụ cho thấy ở cùng một điều kiện thí nghiệm thì nồng độ
10 mg/L cho hiệu quả xử lý tốt nhất. Khi nồng độ metylen xanh tăng xanh thì khả
năng hấp phụ của tro trấu giảm xuống. Điều này chứng tỏ ở nồng độ 10 mg/l là
nồng độ thuận lợi để hấp phụ metylen xanh.
Bảng 4.6: Kết quả bảng ANOVA
ANOVA

Hiệu suất (%)
Sum of

df

Squares

Mean

Between Groups 4831,506

5

966,301

Within Groups
Total

6
11

6,359

38,152
4869,657

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

F

Square

Trang 24

151,96
7

Sig.
,000


Khóa luận tốt nghiệp

SVTH: Võ Thị Hồng Nhân

Ta tra bảng tìm giá trị Fα với df1 = 5, df 2 = 6.
F (α = 0,05) = 4,39
F (α = 0,01) = 8,75
So sánh giá trị F = 151,967 > F (α = 0,01) = 8,75. Ta kết luận nồng độ metylen

xanh ban đầu có ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của vật liệu.
4.2.3 Kết luận khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu hoạt hóa
Qua các kết quả thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp
phụ, các điều kiện tối ưu được trình bày trong bảng sau
Bảng 4.7: Điều kiện tối ưu để tiến hành hấp phụ metylen xanh

pH
7

Điều kiện tối ưu để tiến hành hấp phụ metylen xanh
Nồng độ metylen
Thể tích
Khối lượng
Thời gian
xanh ban đầu
metylen xanh
tro (mg)
(phút)
(mg/L)
(mL)
10
15
10
50

4.3 Đánh giá khả năng hấp phụ metylen xanh của tro trấu đã hoạt hóa
- Thí nghiệm xác định khả năng hấp phụ của tro trấu đã hoạt hóa đối với
metylen xanh trong các điều kiện tối ưu đã khảo sát và so sánh với khả năng hấp
phụ của tro trấu tươi (chưa hoạt hóa) được tiến hành như sau:
Khối lượng vật liệu hấp phụ và tro trấu tươi là 10mg, thời gian khảo sát là 15

phút, pH khảo sát là 7, nồng độ metylen xanh ban đầu là 10mg/L, thể tích metylen
xanh là 50 mL.
Kết quả thí nghiệm xác định khả năng hấp phụ của tro trấu đã hoạt hóa đối
với metylen xanh trong các điều kiện tối ưu đã khảo sát và so sánh với khả năng hấp
phụ của tro trấu tươi (chưa hoạt hóa).

Hình 4.7: Biểu đồ biểu diễn hiệu quả xử lý của vật liệu và tro trấu tươi
Nhận xét:
Qua biểu đồ, ta thấy tro trấu tươi cũng có khả năng hấp phụ metylen xanh
nhưng hiệu quả và tải lượng rất thấp so với vật liệu hấp phụ. Cùng một điều kiện thí
nghiệm thì hiệu quả của vật liệu hấp phụ là 78,8%, tải lượng hấp phụ là 40,45
mg/g. Trong khi đó, hiệu quả xử lý của tro trấu tươi chỉ là 16,2 % và tải lượng hấp
phụ là 6,15 mg/g.

GVHD: TS.Nguyễn Trung Thành
KS.Phan Phước Toàn

Trang 25