Chế tạo, nghiên cứu hấp phụ thuốc diệt cỏ 2,4 D và Bentazon của than hoạt tính bã chè

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

HÀ NGỌC NGHĨA

CHẾ TẠO, NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ
THUỐC DIỆT CỎ 2,4-D VÀ BENTAZON CỦA
THAN HOẠT TÍNH BÃ CHÈ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

THÁI NGUYÊN - 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

HÀ NGỌC NGHĨA

CHẾ TẠO, NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ
THUỐC DIỆT CỎ 2,4-D VÀ BENTAZON CỦA
THAN HOẠT TÍNH BÃ CHÈ
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 60.44.01.13

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ TRÀ HƢƠNG

THÁI NGUYÊN - 2015
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Đề tài: "Chế tạo, nghiên cứu hấp phụ thuốc diệt cỏ 2,4-D và
bentazon của than hoạt tính bã chè” 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 4 năm 2015
Tác giả luận văn

HÀ NGỌC NGHĨA

Xác nhận

Xác nhận

của trƣởng khoa chuyên môn

của ngƣời hƣớng khoa học

PGS.TS. ĐỖ TRÀ HƢƠNG

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

i

/>

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. ĐỖ TRÀ HƢƠNG cô giáo
trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn này. Cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa
học, các thầy cô Khoa sau Đại học, các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học
Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em
trong quá trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm
Khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên và các bạn đồng nghiệp đã
giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu
của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu sót. Em rất
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp và
những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn, để luận văn được
hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 4 năm 2015
Tác giả

HÀ NGỌC NGHĨA

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

ii

/>

MỤC LỤC
Lời cam đoan .................................................................................................................. i

Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii
Mục lục ............................................................................................................... iii
Danh mục các bảng............................................................................................. iv
Danh mục các hình .............................................................................................. v
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN ............................................................................................ 3
1.1. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ ....................................................................... 3
1.1.1. Các khái niệm ...................................................................................................... 3
1.1.2. Động học hấp phụ ................................................................................................ 6
1.1.3. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt ......................................................................... 7
1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ .................................................... 11
1.1.5. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước ........................................ 11
1.2. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước ............................................................ 12
1.3. Sơ lược về thuốc diệt cỏ 2,4-D, bentazon ............................................................. 13
1.4. Sơ lược về than hoạt tính ...................................................................................... 15
1.5. Giới thiệu về cây chè ............................................................................................ 16
1.6. Một số hướng nghiên cứu hấp phụ sử dụng bã chè, các chất thải chè làm vật
liệu hấp phụ .................................................................................................................. 18
1.6.1. Sử dụng bã chè, các chất thải chè chưa biến tính .............................................. 18
1.6.2. Sử dụng bã chè, các chất thải chè biến tính ....................................................... 20
1.7. Một số kết quả nghiên cứu xử lý thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ .......................... 21
1.8. Giới thiệu về phương pháp phân tích trắc quang .................................................. 22
1.8.1. Nguyên tắc ......................................................................................................... 22
1.8.2. Độ hấp thụ quang (A) ........................................................................................ 22
1.8.3. Phương pháp đường chuẩn ................................................................................ 23
1.9. Một số phương pháp nghiên cứu đặc trưng của vật liệu ...................................... 24
1.9.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) .......................................................... 24
1.9.2. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) ............................................................ 24
1.9.3. Phương pháp phổ Raman ................................................................................... 25
1.9.4. Phương pháp phổ hồng ngoại (FT - IR) ............................................................ 25

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

iii

/>

Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................... 27
2.1. Dụng cụ và hóa chất.............................................................................................. 27
2.1.1. Dụng cụ .............................................................................................................. 27
2.1.2. Hóa chất ............................................................................................................. 27
2.2. Lập đường chuẩn xác định nồng độ 2,4-D và bentazon ....................................... 27
2.2.1. Lập đường chuẩn xác định nồng độ của 2,4-D .................................................. 27
2.2.2. Lập đường chuẩn xác định nồng độ của bentazon............................................ 28
2.3. Chế tạo vật liệu than hoạt tính từ bã chè .............................................................. 29
2.4. Khảo sát tính chất vật lý, đặc điểm bề mặt của TAC ................................................ 29
2.5. So sánh hiệu suất hấp phụ TAC và CAC .............................................................. 30
2.6. Xác định điểm đẳng điện của TAC...................................................................... 30
2.7. Khảo sát các số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp 2,4-D và bentazon của TAC .... 31
2.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ của TAC ...................................... 31
2.7.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ ........................................................... 31
2.7.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ của TAC .............. 32
2.7.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ của TAC .................. 32
2.7.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của TAC ............ 32
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 34
3.1. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý của TAC ............................... 34
3.2. So sánh hiệu suất hấp phụ của TAC và CAC ....................................................... 39
3.3. Xác định điểm đẳng điện của vật liệu hấp phụ ..................................................... 41
3.4. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ 2,4-D, bebtazon của
TAC theo phương pháp hấp phụ tĩnh .......................................................................... 42
3.4.1. Ảnh hưởng của pH ............................................................................................. 42

3.4.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ ........................................................... 44
3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng TAC ............................................................ 47
3.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ......................................................................... 50
3.4.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của TAC ............ 52
3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ........ 53
3.6. Khảo sát quá trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich ........... 55
3.7. Động học hấp phụ 2,4-D, bentazon của TAC ....................................................... 57
3.9. Nhiệt động lực học hấp phụ 2,4-D, bentazon của TAC ....................................... 62
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 67
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

iv

/>

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ ..................................................... 8
Bảng 2.1: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch 2,4-D với các nồng độ
khác nhau ................................................................................................... 28
Bảng 2.2: Kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch bentazon với các nồng độ
khác nhau ................................................................................................... 29
Bảng 3.1: Bảng so sánh hiệu suất hấp phụ 2,4-D, bentazon của TAC và CAC ......... 39
Bảng 3.2: Kết quả xác định điểm đẳng điện của VLHP ............................................. 41
Bảng 3.3: Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ 2,4-D và
bentazon của TAC vào pH ........................................................................ 42
Bảng 3.4: Sự phụ thuộc của dung lượng, hiệu suất hấp phụ 2,4-D vào thời gian ...... 44
Bảng 3.5: Sự phụ thuộc của dung lượng, hiệu suất hấp phụ Bentazon vào thời gian ...... 45
Bảng 3.6: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ 2,4-D vào khối lượng TAC .............. 47
Bảng 3.7: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ bentazon vào khối lượng TAC ......... 48

Bảng 3.8: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ và dung lương hấp phụ 2,4-D và
bentazon vào nhiệt độ ................................................................................ 50
Bảng 3.9: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ 2,4-D và bentazon của TAC vào
nồng độ ...................................................................................................... 52
Bảng 3.10: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir ................................. 54
Bảng 3.11: Các hằng số của phương trình Freundlich ............................................... 56
Bảng 3.12: Số liệu khảo sát động học hấp phụ 2,4-D ................................................ 57
Bảng 3.13: Số liệu khảo sát động học hấp phụ bentazon ........................................... 58
Bảng 3.14: Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với 2,4-D và bentazon ....... 61
Bảng 3.15: Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với 2,4-D và bentazon ....... 61
Bảng 3.16: Kết quả tính KD tại các nhiệt độ khác nhau ............................................. 63
Bảng 3.17: Các thông số nhiệt động đối với quá trình hấp phụ 2,4-D và Bentazon .. 64

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

iv

/>

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir ........................................................... 9
Hình 1.2: Đồ thị sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf ............................................................. 9
Hình 1.3: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ....................................................... 11
Hình 1.4: Sự phụ thuộc lgq vào lgCcb ........................................................................ 11
Hình 1.5: Hình ảnh than hoạt tính .............................................................................. 15
Hình 1.6: Ô mạng tinh thể cacbon graphite ................................................................ 15
Hình 1.7: Mô hình liên kết của một lớp cacbon graphite ........................................... 15
Hình 1.8: Hình ảnh cây chè ........................................................................................ 17
Hình 2.1: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ 2,4-D ............................................. 28
Hình 2.2: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ bentazon ........................................ 29

Hình 3.1: (a) Hình thái học bề mặt của bã chè và (b) TAC ........................................ 34
Hình 3.2: Phổ hồng ngoại của CAC ........................................................................... 36
Hình 3.3: Phổ hồng ngoại của TAC............................................................................ 37
Hình 3.4: Giản đồ nhiễu xạ XRD của TAC và CAC .................................................. 38
Hình 3.5: Phổ Raman của TAC và CAC .................................................................... 38
Hình 3.6: Biểu đồ so sánh hiệu suất hấp phụ 2,4-D của TAC và CAC ...................... 40
Hình 3.7: Biểu đồ so sánh hiệu suất hấp phụ bentazon của TAC và CAC ............... 40
Hình 3.8: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của TAC .................................................. 41
Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ 2,4-D của TAC vào pH ....... 43
Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ bentazon của TAC
vào pH ....................................................................................................... 43
Hình 3.11: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ 2,4-D vào thời gian ........................ 46
Hình 3.12: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ bentazon vào thời gian .................... 46
Hình 3.13 : Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ 2,4-D vào khối lượng TAC............ 49
Hình 3.14: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ bentazon của vào khối lượng TAC ...... 49
Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ 2,4-D của TAC
vào nhiệt độ ............................................................................................... 51
Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ bentazon của
TAC vào nhiệt độ ...................................................................................... 51
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

v

/>

Hình 3.17: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của TAC đối với 2,4-D ................ 53
Hình 3.18: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với 2,4-D.......................................... 54
Hình 3.19: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của TAC đối với bentazon ........... 54
Hình 3.20: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với bentazon .................................... 54
Hình 3.21: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lgq vào lgCcb đối với sự hấp phụ 2,4-D ... 56

Hình 3.22: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lgC cb đối với sự hấp
phụ bentazon ................................................................................ 56
Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 1 với 2,4-D ........................................ 59
Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 1 với bentazon ................................... 60
Hình 3.25: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 2 với 2,4-D ........................................ 60
Hình 3.26: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 2 đối với bentazon ............................. 61
Hình 3.27: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnKD vào 1/T 2,4-D ............................ 64
Hình 3.28: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnKD vào 1/T của bentazon ................ 64

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

vi

/>

MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước nông nghiệp, trong đó sản xuất lúa nước vẫn là
chủ yếu, lượng hóa chất bảo vệ thực vật được sử dụng ngày càng tăng. Sử
dụng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ giúp tăng năng suất cây trồng, mang lại lợi
ích kinh tế cho người dân. Theo các chuyên gia, mỗi năm Việt Nam sử dụng
đến 9 triệu tấn hóa chất thuộc 500 loại khác nhau, trong đó phần lớn là thuốc
trừ sâu và còn lại là trừ cỏ, trừ bệnh.
Tuy nhiên, khi sử dụng các thuốc bảo vệ thực vật thường xuyên không
đúng qui cách, quá liều lượng, làm cho các hợp chất này xâm nhập vào
nguồn nước mặt, sông, hồ rồi thấm vào nguồn nước ngầm gây ảnh hưởng
đến sức khỏe con người và động vật thủy sinh. Hầu hết các thuốc trừ sâu
này là những hợp chất hữu cơ bền vững không bị phân hủy trong môi trường
theo thời gian, thậm chí khi di chuyển từ vùng này đến vùng khác, có thể rất
xa với nguồn xuất phát ban đầu vẫn không bị biến đổi. Thuốc trừ sâu còn có
hại cho cuộc sống vì độc tính, gây ung thư và đột biến của nó. Ảnh hưởng có

hại của thuốc trừ sâu đối với sức khỏe con người và môi trường đã dẫn đến
việc áp dụng pháp luật nghiêm ngặt về chất lượng nước ở nhiều quốc gia….
Để xử lý loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, có thể sử dụng một số phương pháp
sau: quang hóa, oxy hóa, hiếu khí, ozon hóa, hấp phụ. … Trong đó hấp phụ là một
trong những phương pháp có nhiều ưu điểm so với các phương pháp vì các vật liệu sử
dụng làm chất hấp phụ tương đối phong phú, dễ điều chế, không đắt tiền, thân thiện
với môi trường. Các chất hấp phụ rẻ tiền, hiệu quả được chế tạo từ vật liệu tự nhiên
hoặc vật liệu phế thải trong các hoạt động công nghiệp và nông nghiệp là vấn đề đang
và được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu.
Việt Nam có khí hậu nhiệt đới 4 mùa nằm ở khu vực Đông Nam Á, là một
trong những chiếc nôi của cây chè. Hiện nay, cả nước có khoảng 130 nghìn ha chè
các loại, năng suất bình quân đạt hơn 77 tạ/ha, sản lượng chè của cả nước đạt gần 824
nghìn tấn búp tươi. Trà Việt Nam được xuất khẩu sang 110 quốc gia và vùng lãnh
thổ, giá trị xuất khẩu đạt gần 200 triệu USD/năm. Việt Nam hiện đứng thứ 5 trên thế
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

1

/>

giới về sản lượng và xuất khẩu trà với kế hoạch sản xuất đạt 1,2 triệu tấn chè thô và
xuất khẩu 200.000 tấn chè chế biến vào năm 2015.
Thái Nguyên là vùng chè trọng điểm của cả nước, với diện tích chè hơn
18.500ha, trong đó có gần 17.000ha chè kinh doanh, năng suất đạt 109 tạ/ha, sản
lượng đạt gần 185 nghìn tấn. Xác định chè là cây trồng mũi nhọn, những năm qua,
tỉnh Thái Nguyên đã triển khai nhiều biện pháp để nâng cao năng suất, chất lượng sản
phẩm chè, trong đó có việc áp dụng quy trình thực hành sản xuất nông nghiệp tốt
(VietGAP). Hiện nay, toàn tỉnh có 15 mô hình chè theo tiêu chuẩn VietGAP ở các
huyện Đại Từ, Đồng Hỷ, Định Hóa, Võ Nhai, Phổ Yên, Phú Lương.
Trong quá trình sản xuất chè, lá chè có chất lượng cao được lựa chọn để sản

xuất chè xanh khô xuất khẩu, còn lá chè chất lượng thấp được sử dụng để sản xuất đồ
uống trà và để tách polyphenol trong chè... Một số lượng lớn bã chè để sản xuất đồ
uống thường bị thải ra môi trường mà không qua xử lý, đó không chỉ là một sự lãng
phí về tài nguyên mà còn gây ra vấn đề vệ sinh môi trường trong quá trình phân hủy. Các
nghiên cứu cho thấy chè có thành phần chủ yếu là cellulose, hemicelluloses, lignin,
tannin và cácprotein... Trong đó cellulose, hemicelluloses, lignin và tannin là những
chất có chứa những nhóm chức cacboxylic, phenolic, hydroxyl và oxyl thơm…có khả
năng hấp phụ các các chất bảo vệ thực vật trong môi trường nước.
Vì những lí do đó mà tôi đã lựa chọn đề tài "Chế tạo, nghiên cứu hấp phụ thuốc
diệt cỏ 2,4-D và bentazon của than hoạt tính bã chè”.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

2

/>

Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ
Hiện nay có nhiều phương pháp xử lý nước thải: Phương pháp cơ học, phương
pháp xử lý sinh học, phương pháp hóa lý, phương pháp hấp phụ và phương pháp hóa
học. Trong đó phương pháp hấp phụ là một phương pháp xử lý đang được chú ý
nhiều trong thời gian gần đây, do nhiều đặc điểm ưu việt của nó. Vật liệu hấp phụ có
thể chế tạo từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên và các phụ phẩm nông, công nghiệp
sẵn có và dễ kiếm, quy trình xử lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị
phức tạp và quá trình xử lý không đưa thêm vào môi trường những tác nhân độc hại
[7, 8, 9, 10, 13, 14, 17,32].
1.1.1. Các khái niệm
Hấp phụ: là quá trình tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (rắn – khí,

rắn – lỏng, khí – lỏng, lỏng – lỏng). Trong đó:
Chất hấp phụ: là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử
của pha khác nằm tiếp xúc với nó. Chất hấp phụ có bề mặt riêng càng lớn thì khả
năng hấp phụ càng mạnh.
Bề mặt riêng là diện tích bề mặt đơn phân tử tính đối với 1 gam chất hấp phụ.
Chất bị hấp phụ: là chất bị hút khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề mặt chất
hấp phụ.
Pha mang: hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ.
Hấp phụ là một quá trình tỏa nhiệt. Ngược với sự hấp phụ là quá trình đi ra
khỏi bề mặt chất hấp phụ của các phần tử bị hấp phụ. Tùy theo bản chất lực tương tác
giữa các phân tử của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ người ta phân biệt thành hấp
phụ vật lý và hấp phụ hóa học [2,3,11].
1.1.1.1. Hấp phụ vật lý
Định nghĩa: Hấp phụ vật lý là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực Vander Walls
giữa phân tử chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ (bao gồm cả ba loại lực: cảm
ứng, định hướng, khuếch tán), liên kết này yếu dễ bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ vật lý có
tính thuận nghịch cao.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

3

/>

Đặc điểm: Phân tử bị hấp phụ không chỉ tương tác với một nguyên tử mà với
nhiều nguyên tử trên bề mặt. Do vậy, phân tử hấp phụ có thể hình thành một hoặc
nhiều lớp phân tử trên bề mặt chất hấp phụ.
Hấp phụ vật lý không có tính chọn lọc. Quá trình hấp phụ vật lý là một quá trình
thuận nghịch tức là có cân bằng động giữa chất hấp phụ và bị hấp phụ. Nhiệt lượng tỏa
ra khi hấp phụ vật lý khoảng 2÷6 kcal/mol. Sự hấp phụ vật lý ít phụ thuộc vào bản chất
hóa học của bề mặt, không có sự biến đổi cấu trúc của các phân tử chất hấp phụ và bị hấp

phụ [2,3,11].
1.1.1.2. Hấp phụ hóa học
Định nghĩa: Hấp phụ hóa học được gây ra bởi các liên kết hóa học (liên kết
cộng hóa trị, lực ion, lực liên kết phối trí…). Trong hấp phụ hóa học có sự trao đổi
electron giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Cấu trúc electron phân tử các chất
tham gia quá trình hấp phụ có sự biến đổi rất lớn dẫn đến hình thành liên kết hóa học.
Nhiệt lượng tỏa ra khi hấp phụ hóa học thường lớn hơn 22 kcal/mol.
Hấp phụ hóa học đòi hỏi phải có ái lực hóa học giữa bề mặt chất hấp phụ và
chất bị hấp phụ, do đó mang tính đặc thù rõ rệt. Đây không phải là một quá trình
thuận nghịch.
Trong thực tế sự phân biệt giữa hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý chỉ là
tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Trong nhiều quá trình hấp phụ xảy ra
đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Ở vùng nhiệt độ thấp thường xảy ra
hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm, khả năng hấp phụ hóa
học tăng lên [2,3,11].
Cân bằng hấp phụ:
Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch. Các phần tử chất bị hấp phụ khi
đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược pha mang. Theo thời
gian lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất hấp phụ càng nhiều thì tốc độ di
chuyển ngược trở lại pha mang càng lớn. Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ
(quá trình thuận) bằng tốc độ giải hấp phụ (quá trình nghịch) thì quá trình hấp phụ đạt
trạng thái cân bằng.
Đối với một hệ hấp phụ xác định, dung lượng hấp phụ là một hàm của nhiệt độ
và áp suất hoặc nồng độ chất bị hấp phụ trong pha thể tích.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

4

/>

q = f(T, P) hoặc q = f(T, C)

(1.1)

Ở một nhiệt độ xác định, dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào áp suất (nồng độ):
q = f(P) hoặc q = f(C)

(1.2)

Trong đó:
q: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
T: Nhiệt độ
P: Áp suất
C: Nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích (mg/L) [6].
Dung lượng hấp phụ cân bằng:
Dung lượng hấp phụ cân bằnglà khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị
khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng dưới các điều kiện nồng độ và nhiệt độ
cho trước.
Dung lượng hấp phụ được tính theo công thức:
q

(C o

C cb ).V
m

(1.3)

Trong đó:
- q: dung lượng hấp phụ (mg/g)

- V: thể tích dung dịch (mL )
- m: khối lượng chất hấp phụ (g )
- Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L)dung dịch đến
- Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L)
Trong quá trình hấp phụ, các phần tử bị hấp phụ không bị hấp phụ đồng thời,
bởi vì các phần tử chất bị hấp phụ phải khuếch tán từ bề mặt ngoài chất hấp phụ và
sau đó khuếch tán vào sâu bên trong hạt của chất hấp phụ [2,3,11].
Hiệu suất hấp phụ
Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ dung
dịch ban đầu.
H

(C o

C cb )
Co

.100 %

(1.4)

Trong đó:
H: Hiệu suất hấp phụ
Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L)
Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

5

/>

1.1.2. Động học hấp phụ
+ Đối với hệ lỏng - rắn, quá trình hấp phụ xảy ra theo các giai đoạn chính sau:
- Giai đoạn khuếch tán trong dung dịch: Các phần tử chất bị hấp phụ chuyển từ
pha thể tích đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ.
- Giai đoạn khuếch tán màng: phần tử chất hấp phụ chuyển động đến bề mặt
ngoài của chất hấp phụ chứa các hệ mao quản.
- Giai đoạn khuếch tán trong mao quản: các phần tử chất bị hấp phụ khuếch tán
vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ.
- Giai đoạn hấp phụ thực sự: các phần tử chất bị hấp phụ được gắn chặt vào bề
mặt chất hấp phụ.
Quá trình hấp phụ có thể được coi là một phản ứng nối tiếp, trong đó mỗi phản
ứng nhỏ là một giai đoạn của quá trình. Khi đó, giai đoạn có tốc độ chậm nhất đóng
vai trò quyết định đến tốc độ của cả quá trình. Trong các quá trình động học hấp phụ,
người ta thừa nhận: giai đoạn khuếch tán trong và ngoài có tốc độ chậm nhất. Do đó
các giai đoạn này đóng vai trò quyết định đến toàn bộ quá trình động học hấp phụ.
Dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào các giai đoạn này và sẽ thay đổi theo thời gian
cho đến khi quá trình đạt trạng thái cân bằng [3].
:

v

dx
dt

(1.5)
:

V

dx
dt

(C0

Ccb )

k(q max

q)

(1.6)

Trong đó:
β: hệ số chuyển khối.
C0: nồng độ chất bị hấp phụ trong pha thể tích tại thời điểm ban đầu (mg/L).
Ccb: nồng độ chất bị hấp phụ trong pha thể tích tại thời điểm t (mg/L).
k : hằng số tốc độ hấp phụ.
q : dung lượng hấp phụ tại thời điểm t (mg/g).
qmax: dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

6

/>

Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc nhất Lagergren

dq t
dt

k1 (qe

qt )

(1.7)

Dạng tích phân của phương trình trên là:

lg(q e

qt )

lgq e

k1
t
2,303

(1.8)

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

dq t
dt

k 2 (q e

q t )2

(1.9)

Dạng tích phân của phương trình này là:
t
qt

1
k 2 .q e2

1
t
qe

(1.10)

Trong đó:
qe , qt là dung lượng hấp phụ tại thời gian đạt cân bằng và tại thời gian t (mg/g)
k1, k2 là hằng số tốc độ hấp phụ bậc nhất (thời gian-1) và bậc hai (g.mg-1. thời
gian-1) biểu kiến.
1.1.3. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt
Khi nhiệt độ không đổi, đường biểu diễn q = fT (P hoặc C) được gọi là đường đẳng
nhiệt hấp phụ. Đường đẳng nhiệt hấp phụ là đường mô tả sự phụ thuộc của dung lượng
hấp phụ tại một thời điểm vào nồng độ hoặc áp suất của chất bị hấp phụ tại thời điểm đó ở
một nhiệt độ không đổi.
Đối với chất hấp phụ là chất rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng, khí thì đường hấp
phụ đẳng nhiệt được mô tả qua các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ như: phương trình
hấp phụ đẳng nhiệt Henry, Freundlich, Langmuir… [2,3,11].
Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng nhất áp dụng cho hệ hấp
phụ rắn - khí được nêu ở bảng 1.1.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

7

/>

Bảng 1.1. Một số phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ
Tên phƣơng trình
Langmuir

v
vm

Henry

v

k. p

Frendlich

v

,

Shlygin-FrumkinTempkin

v
vm

Brunauer-EmmettTeller (BET)

Bản chất của
sự hấp phụ

Phƣơng trình

b.q
1 b.q

Vật lý và hóa học
Vật lý và hóa học

1
n

Vật lý và hóa học

k . p (n > 1)
1
ln Co . p
a

p
v.( po

p)

1
vm .C

Vật lý và hóa học

(C 1) p
.
vm .C po

Vật lý, nhiều lớp

Trong các phương trình trên:

v : thể tích chất bị hấp phụ, đặc trưng cho đại lượng hấp phụ thường biểu diễn
bằng cm3 ở điều kiện tiêu chuẩn

vm : đại lượng hấp phụ cực đại

p : áp suất chất bị hấp phụ ở pha khí
: độ che phủ ; a, b, k , k , , n, C, Co : là các hằng số

po : áp suất hơi bão hòa của chất bị hấp phụ ở trạng thái lỏng tinh khiết ở cùng
nhiệt độ.
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir: là phương trình mô tả cân bằng
hấp phụ đầu tiên được thiết lập bằng lý thuyết. Phươngtrình Langmuir được xây dựng
dựa trên các giả thuyết:
1. Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt của chất hấp phụ tại những trung
tâm xác định.
2. Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân.
3. Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trên các tiểu
phân là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân hấp phụ trên
các trung tâm bên cạnh.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

8

/>

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir nêu ở bảng 1.1 được xây dựng
cho hệ hấp phụ rắn – khí. Tuy nhiên, phương trình trên cũng có thể áp dụng cho hấp
phụ trong môi trường nước. Khi đó có thể biểu diễn phương trình Langmuir như sau:
q

q max .

b.C f

(1.11)

1 b.C f

Trong đó:

q , qmax : dung lượng hấp phụ cân bằng, dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)
: độ che phủ; b : hằng số Langmuir
Cf: nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L)
Khi tích số b.Cf

1 thì q = qmax: mô tả vùng hấp phụ tuyến tính

Khi tích số b.Cf

1 thì q = qmax : mô tả vùng hấp phụ bão hòa

Để xác định các hằng số trong phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có
thể sử dụng phương pháp đồ thị bằng cách chuyển phương trình trên thành phương
trình đường thẳng có dạng:
Cf

=

q

1

.Cf +

q max

1

(1.12)

q max b

Cf

q

q

q max

N
Cf

Cf

O

O

Hình 1.1: Đường đẳng nhiệt

Hình 1.2: Đồ thị sự phụ thuộc

hấp phụ Langmuir

của Cf/q vào Cf

tan

1
qmax

qmax

1
tan

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

; ON

9

1
qmax .b

/>

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có dạng đơn giản, cho phép giải
thích khá thỏa đáng các số liệu thực nghiệm.
Phương trình Langmuir được đặc trưng bằng tham số RL
RL = 1/(1+b.C0)

(1.13)

0< RL<1 thì sự hấp phụ là thuận lợi, RL>1 thì sự hấp phụ là không thuận lợi và
RL=1 thì sự hấp phụ là tuyến tính.
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Henry
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Henry là phương trình đơn giản mô tả sự
tương quan tuyến tính giữa lượng chất bị hấp phụ trên bề mặt pha rắn và nồng độ
hoặc áp suất của chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng.
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Henry có dạng:
a = K.p hay q = K.Ccb

(1.14)

Trong đó:
a : là lượng chất bị hấp phụ (mol/g)
K: hằng số hấp phụ Henry
p : áp suất (mmHg)

Ccb: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/L)
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich là phương trình thực nghiệm mô
tả sự hấp phụ khí hoặc chất tan lên vật hấp phụ rắn trong phạm vi một lớp [3].
ố

q

:

1

k . C cbn

(1.15)

Trong đó:
k: Hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ, diện tích bề mặt và các yếu tố khác
n: Hằng số chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và luôn lớn hơn 1
Phương trình Freundlich phản ánh khá tốt số liệu thực nghiệm cho vùng ban
đầu và vùng giữa của đường đẳng nhiệt hấp phụ, tức là ở vùng nồng độ thấp của chất
bị hấp phụ.
Để xác định các hằng số, đưa phương trình trên về dạng đường thẳng:

lg q
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

lg k
10

1
lg Ccb (1.16)
n
/>

Đây là phương trình đường thẳng biểu diễn sự phụ thuộc của lg q vào lg Ccb
Dựa vào đồ thị ta xác định được các giá trị k và n.

lgq

q
(mg/g)

β
M

Ccb(mg/L)

O

lgCcb

Hình 1.3: Đường đẳng nhiệt

Hình 1.4: Sự phụ thuộc lgq

hấp phụ Freundlich

vào lgCcb

Otan = 1/n
OM = lgk
Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu cân bằng hấp phụ trong môi trường
nước theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir,Freundlich.
1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
Có ba yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hấp phụ của các chất lên bề mặt chất
rắn, đó là:
Nồng độ của chất tan trong chất lỏng (hoặc áp suất đối với chất khí).
Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ, sự hấp phụ trong dung dịch giảm
nhưng thường ở mức độ ít.
Quá trình hấp phụ cạnh tranh đối với các chất bị hấp phụ.
Ngoài ra, còn một vài yếu tố khác như sự thay đổi diện tích bề mặt của chất
hấp phụ và sự thay đổi pH của dung dịch [2,3,11].
1.1.5. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước
Hấp phụ trong môi trường nước thường diễn ra khá phức tạp, vì trong hệ có ít
nhất ba thành phần gây tương tác là: nước - chất hấp phụ - chất bị hấp phụ. Do sự có
mặt của nước nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh và có chọn lọc giữa
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

11

/>

chất bị hấp phụ và nước tạo ra các cặp hấp phụ là: chất bị hấp phụ - chất hấp phụ; nước chất hấp phụ, cặp nào có tương tác mạnh hơn thì hấp phụ xảy ra với cặp đó.
Tính chọn lọc của các cặp hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất
bị hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc kị nước của chất hấp phụ, mức độ kị nước
của chất bị hấp phụ trong nước. Vì vậy, khả năng hấp phụ của chất hấp phụ đối với
chất bị hấp phụ trước tiên phụ thuộc vào tính tương đồng về độ phân cực giữa chúng:
chất bị hấp phụ không phân cực được hấp phụ tốt trên chất hấp phụ không phân cực
và ngược lại. Đối với các chất có độ phân cực cao, ví dụ các ion kim loại hay một số

dạng phức oxy anion như SO 24 , PO34 , CrO 24 … thì quá trình hấp phụ xảy ra do tương
tác tĩnh điện thông qua lớp điện kép. Các ion hoặc các phân tử có độ phân cực cao
trong nước bị bao bọc bởi một lớp vỏ là các phân tử nước, do đó bán kính (độ lớn)
của các ion, các phân tử chất bị hấp phụ có ảnh hưởng nhiều đến khả năng hấp phụ
của hệ do tương tác tĩnh điện. Với các ion cùng hóa trị, ion nào có bán kính lớn hơn
sẽ được hấp phụ tốt hơn do độ phân cực cao hơn và lớp vỏ hyđrat nhỏ hơn.
Hấp phụ trong môi trường nước còn bị ảnh hưởng nhiều bởi pH của dung dịch.
Sự biến đổi pH dẫn đến sự biến đổi bản chất của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ. Các
chất bị hấp phụ và các chất hấp phụ có tính axit yếu, bazơ yếu hoặc lưỡng tính sẽ bị
phân li, tích điện âm, dương hoặc trung hoà tùy thuộc giá trị pH. Tại giá trị pH bằng
điểm đẳng điện thì điện tích bề mặt chất hấp phụ bằng không, trên giá trị đó bề mặt
chất hấp phụ tích điện âm và dưới giá trị đó bề mặt chất hấp phụ tích điện dương. Đối
với các chất trao đổi ion diễn biến của hệ cũng phức tạp do sự phân li của các nhóm
chức và các cấu tử trao đổi cũng phụ thuộc vào pH của môi trường, đồng thời trong hệ
cũng xảy ra cả quá trình hấp phụ và tạo phức chất [2,3,11].
Ngoài ra, độ xốp, sự phân bố lỗ xốp, diện tích bề mặt, kích thước mao quản,…
cũng ảnh hưởng tới sự hấp phụ [2,3,11].

1.2. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước
Thực tế có rất nhiều nguồn gây ô nhiễm môi trường nước. Nước bị ô
nhiễm kim loại nặng chủ yếu là do việc khai thác mỏ. Do nhu cầu sử dụng
của con người ngày càng tăng làm cho việc khai thác kim loại cũng tăng lên.
Tuy nhiên, việc xử lý nguồn nước thải từ việc khai thác mỏ chưa được quan
tâm đúng mức càng làm cho kim loại nặng phát tán vào môi trường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

12

/>

Ngoài ra, việc gây ô nhiễm môi trường bởi các ion kim loại nặng còn ở
việc sản xuất quặng và sử dụng thành phẩm. Quá trình sản xuất này cũng
làm tăng cường sự có mặt của chúng trong môi trường.
Bên cạnh đó việc tái sử dụng lại các phế thải chứa ion kim loại nặng chưa
được chú ý và quan tâm đúng mức.
Công nghiệp dệt nhuộm là một trong những ngành lớn và lâu đời ở Việt Nam.
Do đặc thù sản xuất, ngành công nghiệp này tiêu thụ một lượng rất lớn nước và cũng
tạo ra một lượng nước thải công nghiệp dệt nhuộm tương ứng từ các bước khác nhau
trong quá trình nhuộm màu và hoàn thiện sản xuất. Nước thải này có độ kiềm, độ
màu và hàm lượng các chất hữu cơ, chất rắn độc hại rất cao do sử dụng rất nhiều loại
hóa chất trong quy trình sản xuất. Ngoài ra một số thuốc nhuộm còn có tính chất độc
hại khi chúng thâm nhập vào thức ăn, nguồn nước sinh hoạt, là tác nhân gây ung thư
khi con người tiếp nhận các nguồn trên.
Việt Nam là một nước nông nghiệp, trong đó sản xuất lúa nước vẫn là chủ yếu,
lượng hóa chất bảo vệ thực vật được sử dụng ngày tăng. Sử dụng thuốc trừ sâu, diệt
cỏ giúp tăng năng suất cây trồng, mang lại lợi ích kinh tế cho người dân. Tuy nhiên,
khi sử dụng các thuốc bảo vệ thực vật thường xuyên không đúng qui cách, quá liều
lượng, làm cho các hợp chất này xâm nhập vào nguồn nước mặt, sông, hồ rồi thấm
vào nguồn nước ngầm gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và động vật thủy sinh.
Hầu hết các thuốc trừ sâu này là những hợp chất hữu cơ bền vững không bị phân hủy
trong môi trường theo thời gian, thậm chí khi di chuyển từ vùng này đến vùng khác,
có thể rất xa với nguồn xuất phát ban đầu vẫn không bị biến đổi.
Ở mỗi quốc gia, trong đó có Việt Nam, việc xử lý các thành phần gây ô nhiễm
này tới hàm lượng cho phép là điều bắt buộc trước khi nguồn nước thải được đưa trở
lại tự nhiên [1, 2, 4, 12].
1.3. Sơ lƣợc về thuốc diệt cỏ 2,4-D, bentazon
Thuốc diệt cỏ hoạt chất 2,4-D; tên hóa học: Axit 2,4-Diclorophenoxiaxetic; là
chất trừ cỏ dại thuộc hóa chất bảo vệ thực vật, được Bộ Nông nghiệp và Phát triển
Nông thôn cho phép sử dụng. 2,4-D được nhiều nước trên thế giới cũng như Ủy ban
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

13

/>

Tiêu chuẩn thực phẩm quốc tế cho phép dùng làm chất trừ cỏ dại. Thuốc trừ cỏ hoạt
chất 2,4 -D thường sử dụng ở dạng muối Natri, amin và este rất độc với mắt, xếp vào
nhóm độc I, các 2,4-D khác xếp vào nhóm độc II. Về độ độc cấp tính đối với động
vật máu nóng, liều lượng ít nhất có thể gây chết tức thời 50% số cá thể đối với chuột.
Dư lượng tối đa cho phép của 2,4-D mà không gây hại đến cơ thể người và vật nuôi
khi ăn hạt lúa là 0,5 mg/kg. Thời gian cách ly của 2,4- D được quy định từ ngày phun
thuốc lần cuối đến ngày thu hoạch lúa là 42 ngày, mía 28 ngày. Tiếp xúc với 2,4-D
gây ra kích ứng nghiêm trọng mắt và da, buồn nôn, mệt mỏi và trong một số trường
hợp hiệu ứng độc thần kinh bao gồm cả viêm dây thần kinh. Trong các sản phẩm 2,4
D thường có một số lượng chất không được tổng hợp hết tạo nên mùi nặng khó chịu.
Trong tự nhiên, chúng tồn tại tương đối lâu và có thể chuyển hóa thành chất Dioxin.
Chất Dioxin có khả năng kích thích tế bào ung thư phát triển, gây đột biến tế bào và
dị dạng cơ thể người và động vật máu nóng.
2,4-D có công thức phân tử là C8H6Cl2O3. Công thức cấu tạo [18, 19,21, 25]:

Khối lượng mol phân tử là 221,04 g.
Bentazon là một loại thuốc diệt cỏ chọn lọc postemergence để điều trị cỏ cây
con xuất hiện. Sử dụng chủ yếu cho lúa, đậu nành, đậu phộng, lúa mì và các cây trồng
khác, kiểm soát cỏ lá rộng và cỏ dại cói... Tiếp xúc với bentazon cũng gây ra kích ứng
mắt và đường hô hấp.
Bentazon có công thức phân tử là C10H12N2O3S. Công thức cấu tao [19]:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

14

/>

1.4. Sơ lƣợc về than hoạt tính

Hình 1.5: Hình ảnh than hoạt tính
Than hoạt tính là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố cacbon ở dạng vô định hình,
một phần nữa có dạng tinh thể vụn graphite. Ngoài cacbon thì phần còn lại thường là tàn
tro, mà chủ yếu là các kim loại kiềm và vụn cát. Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngoài
rất lớn nên được ứng dụng như một chất để lọc hút nhiều loại hóa chất.
Ở dạng vô định hình, cacbon chủ yếu có cấu trúc tinh thể của graphite nhưng
không liên kết lại trong dạng tinh thể lớn. Trái lại, chúng chủ yếu nằm ở dạng bột và
là thành phần chính của than, muội, bồ hóng, nhọ nồi và than hoạt tính.
Graphite là một dạng tinh thể có cấu trúc lớp, mỗi lớp là một tấm graphene,
các tấm graphene này liên kết với nhau bằng một lực liên kết yếu như là một dạng
liên kết Van Der Waals. Bên trong mỗi lớp mỗi một nguyên tử cacbon liên kết phẳng
với ba nguyên tử cacbon khác bên cạnh bằng liên kết cộng hóa trị với góc liên kết là
1200. Các elecron Л phân bố ngang qua cấu trúc lục giác của nguyên tử cacbon góp
phần vào tính dẫn điện của graphite [22,28,30].

Hình 1.6: Ô mạng tinh thể
cacbon graphite
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Hình 1.7: Mô hình liên kết của một
lớp cacbon graphite
15

/>

Than hoạt tính được coi là một trong những vật liệu hấp phụ hiệu quả trong
môi trường nước vì bề mặt xốp, diện tích bề mặt lớn do đó khả năng hấp phụ cao.
Than hoạt tính có thể được điều chế từ nhiều loại nguyên liệu tự nhiên cơ nguồn gốc
cellulose như: vỏ trấu, sơ dừa, đậu tương, bẹ ngô, vỏ lạc… Đây là những nguồn
nguyên liệu dồi dào, hàm lượng cacbon cao và chi phí sản suất thấp. Có hai phương
pháp chế tạo than hoạt tính là phương pháp vật lý và phương pháp hoạt hóa hóa học.
Phương pháp vật lý điều chế than hoạt tính bằng cách kích hoạt các vật liệu có nguồn
gốc cellulose ở nhiệt độ cao trong cacbon dioxide, hơi nước… Phương pháp hoạt hóa
hóa học được thực hiện bởi sự phân hủy nhiệt của nguyên liệu với những hóa chất
như: ZnCl2, H3PO4, HCl và H2SO4, NaOH và NaCO3…. [28].

1.5. Giới thiệu về cây chè
Cây chè còn gọi là trà, tên khoa học là Camellia sinensis O.Ktze, thuộc họ chè
Theaceae. Nguồn gốc từ Trung Quốc, tại Việt Nam chè được trồng nhiều ở các tỉnh
Phú Thọ, Tuyên Quang, Hà Giang, Thái Nguyên, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình
Định, Đắc Lắc, Lâm Đồng…
Cây chè xanh tốt quanh năm, có hoa màu trắng, có khả năng cao hàng chục
mét nhưng trong những trang trại được xén tỉa thấp hơn hai mét để tiện thu hái lá. Hạt
trà có thể ép để lấy dầu. Lá trà dài chừng 2,5 - 4 cm và rộng từ 2 - 5cm. Lá non và các
lá xanh lục nhạt được thu hoạch để sản xuất trà khi mặt bên dưới của lá còn các sợi
lông tơ ngắn màu trắng. Các lá già có màu lục sẫm. Các độ tuổi khác nhau của lá trà
tạo ra các sản phẩm khác nhau về chất lượng do thành phần hóa học trong các lá này
khác nhau.
Nước chè là đồ uống phổ biến thứ hai trên thế giới, sau nước uống. Chế biến
bằng cách ngâm lá, chồi hay cành của cây chè vào nước sôi chừng vài phút là dùng
được. Nước trà có mùi thơm, vị hơi đắng và chát. Có tác dụng làm tăng tuổi thọ, giảm
quá trình lão hóa cho người già, giảm huyết áp cao, giảm cholesterol, hạ men gan và
hạ đường trong máu người bệnh tiểu đường. Qua chế biến thường có nhiều tên và loại
trà khác nhau như: Trà tươi, trà lá, trà búp, trà cám, trà bột, trà mộc. Trà lá loại khác
nhau về lên men (ô-xy hóa) như trà xanh, trà đen, trà ô long, bạch trà, hồng trà. Khi

ướp các hương vị hoa được gọi là trà ướp hoa như trà sen (ướp với hoa sen), trà nhài
(ướp với hoa nhài)…
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

16

/>