NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYL ĐỎ TRONG DUNG DỊCH NƯỚC CỦA CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ BÃ MÍA VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THỊ THANH TÚ
NGUYỄN THỊ THANH TÚ

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYL ĐỎ TRONG
DUNG DỊCH NƯỚC CỦA CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO
TỪ BÃ MÍA VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ METYL ĐỎ TRONG
DUNG DỊCH NƯỚC CỦA CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO
TỪ BÃ MÍA VÀ THỬ NGHIỆM XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành: Hoá phân tích
Mã số: 60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HỮU THIỀNG

Thái Nguyên, 2010

Thái Nguyên, 2010

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

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




2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ của nguyên liệu và các VLHP .................... 29

MỤC LỤC
Trang

2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của các VLHP .......... 30

MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 3

2.5.1. Ảnh hưởng của pH ...................................................................... 30

Chƣơng 1 TỔNG QUAN .............................................................................. 5

2.5.2. Ảnh hưởng của thời gian ............................................................... 32

1.1. Nước thải dệt nhuộm . ............................................................................. 5

2.5.3. Ảnh hưởng của khối lượng các VLHP ........................................ 36

1.1.1. Sơ lược về thuốc nhuộm . .............................................................. 5

2.5.4. Ảnh hưởng của kích thước các VLHP......................................... 39

1.1.2. Thuốc nhuộm azo. ........................................................................ 7

2.5.5. Ảnh hưởng của nồng độ metyl đỏ ban đầu .................................. 40

1.1.3. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm........... 8

2.5.6. So sánh khả năng hấp phụ của VLHP 2 với than hoạt tính .......... 44

1.1.4. Nguồn phát sinh nước thải trong công nghiệp dệt nhuộm ............. 8

2.6. Xử lý thử 3 mẫu nước thải chứa metyl đỏ .............................................. 45

1.2. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ. ........................................................ 9

KẾT LUẬN ................................................................................................. 47

1.2.1. Hiện tượng hấp phụ. ..................................................................... 9

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 49

1.2.2. Hấp phụ trong môi trường nước. ................................................. 10
1.2.3. Động học hấp phụ. ...................................................................... 11
1.2.4. Cân bằng hấp phụ - Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ .......... 12
1.3. Giới thiệu về phương pháp phân tích trắc quang. ................................... 15
1.3.1. Cơ sở của phương pháp phân tích trắc quang .............................. 16
1.3.2. Các phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang ............. 17
1.4. Giới thiệu về vật liệu hấp phụ (VLHP) bã mía ....................................... 18
1.5. Một số hướng nghiên cứu sử dụng bã mía làm VLHP xử lý môi trường...... 19
Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ ..................... 22
2.1. Hóa chất và thiết bị ................................................................................ 22

2.1.1. Hoá chất ..................................................................................... 22
2.1.2. Thiết bị ....................................................................................... 23
2.2. Chế tạo và khảo sát một số đặc trưng cấu trúc của các VLHP ............... 23
2.2.1. Chế tạo các VLHP từ bã mía....................................................... 23
2.2.2. Một số đặc trưng cấu trúc của các VLHP .................................... 24
2.3. Định lượng metyl đỏ .............................................................................. 28

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

1



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

2




1. Chế tạo các VLHP từ bã mía.

MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trường nước hiện nay là một vấn đề được toàn xã hội

2. Khảo sát khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng

quan tâm. Ở Việt Nam đang tồn tại một thực trạng đó là nước thải ở hầu hết

hấp phụ của các VLHP chế tạo từ bã mía đối với metyl đỏ trong môi

các cơ sở sản xuất chỉ được xử lí sơ bộ thậm chí thải trực tiếp ra môi trường.

trường nước

Hậu quả là môi trường nước kể cả nước mặt và nước ngầm ở nhiều khu vực
đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Vì vậy, bên cạnh việc nâng cao ý thức của con

3. Thử xử lí một số mẫu nước thải chứa metyl đỏ bằng các VLHP chế
tạo được.

người, xiết chặt công tác quản lí môi trường thì việc tìm ra phương pháp
nhằm loại bỏ các ion kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ độc hại ra khỏi môi
trường nước có ý nghĩa hết sức to lớn.
Thuốc nhuộm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như:
dệt may, cao su, giấy, mỹ phẩm…Do tính tan cao, các thuốc nhuộm là tác
nhân gây ô nhiễm các nguồn nước và hậu quả là tổn hại đến con người và các
sinh vật sống. Hơn nữa, thuốc nhuộm trong nước thải rất khó loại bỏ vì chúng
ổn định với ánh sáng, nhiệt và các tác nhân gây oxy hoá. Trong số nhiều
phương pháp được nghiên cứu để tách loại các phẩm màu trong môi trường
nước, phương pháp hấp phụ được lựa chọn và đã mang lại hiệu quả cao. Ưu
điểm của phương pháp này là đi từ nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có, qui trình đơn
giản và không đưa thêm vào môi trường những tác nhân độc hại.
Hiện nay, có rất nhiều chất hấp phụ rẻ tiền, dễ kiếm (như: bã mía, vỏ
lạc, lõi ngô, vỏ dừa, rơm, bèo tây, chuối sợi…) được sử dụng để loại bỏ các
chất gây độc hại trong môi trường nước. Bã mía (phụ phẩm của ngành công
nghiệp mía đường) đang được đánh giá là tiềm năng để chế tạo các vật liệu
hấp phụ (VLHP) để xử lí ô nhiễm môi trường.
Xuất phát từ những lí do trên, trong luận văn này chúng tôi thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu khả năng hấp phụ metyl đỏ trong dung dịch nước của các vật

liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía và thử nghiệm xử lý môi trường”.
Với mục đích đó, trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu các nội dung sau:

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

3



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

4




CHƢƠNG 1

trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Nhóm mang

TỔNG QUAN

màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ điện tử  không cố định
như:  C  C  ,  C  N  ,  N  N  ,  NO2 … Nhóm trợ màu là những

1.1. Nƣớc thải dệt nhuộm

nhóm thế cho hoặc nhận điện tử như:  NH 2 , COOH , SO3 H , OH …

Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành quan trọng và có từ lâu

đời vì nó gắn liền với nhu cầu cơ bản của loài người là may mặc. Sản lượng
dệt trên thế giới ngày càng tăng cùng với gia tăng về chất lượng sản phẩm, đa
dạng về mẫu mã, mầu sắc của sản phẩm. Chẳng hạn ở Ấn Độ, hàng năm sản
xuất khoảng 4000 triệu mét vải với lực lượng lao động của ngành xấp xỉ 95
vạn người trong 670 xí nghiệp. Ở Việt Nam, ngành công nghiệp dệt may đang
trở thành một trong những ngành mũi nhọn trong các ngành công nghiệp, mục
tiêu của ngành là đến năm 2010 sản xuất 1 tỷ mét vải [3].

đóng vai trò tăng cường màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển
năng lượng của hệ điện tử [5].
- Khái quát về một số loại thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hoá học, màu sắc,
phạm vi sử dụng. Có hai cách phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất:
1. Phân loại theo cấu trúc hoá học gồm có: thuốc nhuộm azo, thuốc
nhuộm antraquinon, thuốc nhuộm triarylmetan, thuốc nhuộm phtaloxiamin [8].
2. Phân loại theo đặc tính áp dụng gồm có: thuốc nhuộm hoàn nguyên,

Nguồn nước thải phát sinh trong công nghệ dệt nhuộm là từ các công
đoạn hồ sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất, trong đó lượng nước thải
chủ yếu do quá trình giặt sau mỗi công đoạn. Nhu cầu sử dụng nước trong
nhà máy dệt nhuộm rất lớn và thay đổi theo mặt hàng khác nhau. Nhu cầu sử
dụng nước cho 1 mét vải nằm trong phạm vi từ 12 đến 65 lít và thải ra từ 10
đến 40 lít. Vấn đề ô nhiễm chủ yếu trong ngành dệt nhuộm là ô nhiễm nguồn
nước [3], [8].

thuốc nhuộm lưu hoá, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm phân tán, thuốc
nhuộm bazơ cation, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính [8].
Ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến một số loại thuốc nhuộm nhằm làm
sáng tỏ hơn về loại thuốc nhuộm sử dụng trong phần thực nghiệm của luận văn.
● Thuốc nhuộm azo: nhóm mang màu là nhóm azo (  N  N  ) phân

tử thuốc nhuộm có một nhóm azo (monoazo) hay nhiều nhóm azo (diazo,
triazo, polyazo).

1.1.1. Sơ lược về thuốc nhuộm

● Thuốc nhuộm trực tiếp: Là loại thuốc nhuộm anion có dạng tổng quát

Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần
nhất định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật
liệu dệt trong những điều kiện quy định (tính gắn màu).

Ar–SO3Na. Khi hoà tan trong nước nó phân ly cho về dạng anion thuốc
nhuộm và bắt màu vào sợi. Trong tổng số thuốc nhuộm trực tiếp thì có 92%
thuốc nhuộm azo.

Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay
con người hầu như chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật của
các loại thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân hủy. Màu sắc

● Thuốc nhuộm bazơ cation: Các thuốc nhuộm bazơ dễ nhuộm tơ tằm,
bông cầm màu bằng tananh. Là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của
bazơ hữu cơ chúng dễ tan trong nước cho cation mang màu. Trong các màu

của thuốc nhuộm có được là do cấu trúc hóa học: một cách chung nhất, cấu

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

5

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

6




thuốc nhuộm bazơ, các lớp hoá học được phân bố: azo (43%), metin (17%),
triazylmetan (11%), arycydin (7%), antriquinon (5%) và các loại khác.
● Thuốc nhuộm axit: Là muối của axit mạnh và bazơ mạnh chúng tan
–

+

1.1.3. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm.
Thuốc nhuộm tổng hợp có từ lâu và ngày càng được sử dụng nhiều
trong dệt may, giấy, cao su, nhựa, da, mỹ phẩm, dược phẩm và các ngành

Ar–SO3Na → Ar–SO3 + Na , anion mang

công nghiệp thực phẩm. Vì thuốc nhuộm có đặc điểm: sử dụng dễ dàng, giá

màu thuốc nhuộm tạo liên kết ion với tâm tĩnh điện dương của vật liệu. Thuốc

thành rẻ, ổn định và đa dạng so với màu sắc tự nhiên. Tuy nhiên việc sử dụng

nhuộm axit có khả năng tự nhuộm màu xơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit)

rộng rãi thuốc nhuộm và các sản phẩm của chúng gây ra ô nhiễm nguồn nước

trong môi trường axit. Xét về cấu tạo hoá học có 79% thuốc nhuộm axit azo,

ảnh hưởng tới con người và môi trường. Khi đi vào nguồn nước nhận như

10% là antraquinon, 5% là triarylmetan và 6% là lớp hoá học khác.

sông, hồ…Với một nồng độ rất nhỏ của thuốc nhuộm đã cho cảm giác về màu

1.1.2. Thuốc nhuộm azo

sắc. Màu đậm của nước thải cản trở sự hấp thụ oxy và ánh sáng mặt trời, gây

trong nước phân ly thành ion:

Thuốc nhuộm azo chứa nhóm azo (  N  N  ) trong phân tử và các

bất lợi cho sự hô hấp, sinh trưởng của các loại thuỷ sinh vật. Như vậy nó tác

nhóm trợ màu tuỳ theo đặc tính của nhóm trợ màu. Nếu nhóm trợ màu mang

động xấu đến khả năng phân giải của vi sinh đối với các chất hữu cơ trong

tính bazơ có các nhóm đẩy electron mạnh như –NH2, –NR2… gọi là thuốc

nước thải. Đối với cá và các loại thủy sinh: các thử nghiệm trên cá của hơn 3000

nhuộm azo-bazơ. Nếu nhóm trợ màu có tính axit do các nhóm thế – OH, –

thuốc nhuộm nằm trong tất cả các nhóm từ không độc, độc vừa, rất độc đến cực

COOH, –SO3H gọi là thuốc nhuộm azo-axit. Đây là họ thuốc nhuộm quan

độc. Trong đó có khoảng 37% thuốc nhuộm gây độc cho cá và thủy sinh, chỉ 2%

trọng nhất và có số lượng lớn nhất chiếm khoảng 60-70% số lượng các thuốc

thuốc nhuộm ở mức độ rất độc và cực độc cho cá và thủy sinh [10], [16].

nhuộm tổng hợp [5], [6].

Đối với con người có thể gây ra các bệnh về da, đường hô hấp, phổi.

Phần lớn thuốc nhuộm được sử dụng là thuốc nhuộm azo. Đây là phẩm

Ngoài ra, một số thuốc nhuộm hoặc chất chuyển hoá của chúng rất độc hại có

nhuộm có màu sắc tươi sáng do sự hiện diện của một hoặc một vài nhóm azo

thể gây ung thư (như thuốc nhuộm Benzidin, Sudan). Các nhà sản xuất châu

( N  N ) tạo hệ liên hợp với cấu trúc nhân thơm. Metyl đỏ là một monoazo

Âu đã ngừng sản suất loại này, nhưng trên thực tế chúng vẫn được tìm thấy

thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm, dệt may và các ngành công nghiệp

trên thị trường do giá thành rẻ và hiệu quả nhuộm màu cao [10].

khác. Metyl đỏ có thể gây các bệnh về mắt, da, đường hô hấp, đường tiêu hóa [9].

1.1.4. Nguồn phát sinh nước thải trong công nghiệp dệt nhuộm
Quá trình xử lý hóa học vật liệu gồm xử lý ướt và xử lý khô. Xử lý ướt

Công thức phân tử: C15H15N3O2

gồm: xử lý trước, tẩy trắng, làm bóng nhuộm, in hoa. Công đoạn xử lý ướt sử

Công thức cấu tạo:

dụng nhiều nước, nói chung để xử lý hoàn tất 1kg hàng dệt cần 50  300lít
nước tùy chủng loại vật liệu và máy móc thiết bị. Hầu hết lượng nước này cỡ
88,4% sẽ thải ra ngoài, 11,6% lượng nước bay hơi trong quá trình gia công.

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

7



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

8




Bảng 1.1 Các nguồn chủ yếu phát sinh nước thải

được gọi là chất hấp phụ; còn chất được tích luỹ trên bề mặt chất hấp phụ gọi

là chất bị hấp phụ.

công nghiệp dệt nhuộm[8]

Bản chất của hiện tượng hấp phụ là sự tương tác giữa các phân tử chất hấp

Sản xuất vải

Sản xuất vải sợi pha

Sản xuất vải, sợi len và pha

sợi bông

(tổng hợp/bông, visco)

(tổng hợp/len)

Giũ hồ

Giũ hồ

Giặt

Giặt

Giặt

Cacbon hóa (với len 100%)

Làm bóng

Làm bóng

Định hình ướt

phân tử, các ion...) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Van Der Walls

Nấu – tẩy trắng

Nấu – tẩy trắng

Tẩy trắng (nếu yêu cầu)

yếu. Đó là tổng hợp của nhiều loại lực hút khác nhau: tĩnh điện, tán xạ, cảm

Nhuộm

Nhuộm

Nhuộm

In hoa

In hoa

In hoa

phụ và chất bị hấp phụ. Tuỳ theo bản chất của lực tương tác mà người ta phân
biệt hai loại hấp phụ là hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học [1], [3], [4].

1.2.1.1. Hấp phụ vật lý.
Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử,

ứng và lực định hướng. Lực liên kết này yếu nên dễ bị phá vỡ.
Trong hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không
tạo thành hợp chất hoá học (không hình thành các liên kết hoá học) mà chất bị
hấp phụ chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt

Các chất gây ô nhiễm chính trong nước thải của công nghiệp dệt nhuộm
bao gồm:

chất hấp phụ. Ở hấp phụ vật lý, nhiệt hấp phụ không lớn [1], [3], [4].
1.2.1.2. Hấp phụ hoá học.

Các tạp chất tách ra từ vải sợi như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ,
pectin, các chất bụi bẩn dính vào sợi (trung bình chiếm 6% khối lượng xơ sợi).

Hấp phụ hoá học xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo hợp chất hoá
học với các phân tử chất bị hấp phụ. Lực hấp phụ hoá học khi đó là lực liên

Các hoá chất sử dụng trong quy trình công nghệ như hồ tinh bột,

kết hoá học thông thường (liên kết ion, liên kết cộng hoá trị, liên kết phối

H2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO3… các loại thuốc

trí...). Lực liên kết này mạnh nên khó bị phá vỡ. Nhiệt hấp phụ hoá học lớn,

nhuộm, các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt. Lượng hoá chất

có thể đạt tới giá trị 800kJ/mol [1], [3], [4].

sử dụng với từng loại vải, từng loại màu thường khác nhau và chủ yếu đi vào

1.2.2. Hấp phụ trong môi trường nước.

nước thải của từng công đoạn tương ứng [3].

Trong nước, tương tác giữa một chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phức

1.2. Giới thiệu về phƣơng pháp hấp phụ.

tạp hơn rất nhiều vì trong hệ có ít nhất ba thành phần gây tương tác: nước,

1.2.1. Hiện tượng hấp phụ.

chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Do sự có mặt của dung môi nên trong hệ sẽ

Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí-rắn,

xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề

lỏng-rắn, khí- lỏng, lỏng-lỏng). Chất có bề mặt, trên đó xảy ra sự hấp phụ

mặt chất hấp phụ. Cặp nào có tương tác mạnh thì hấp phụ xảy ra cho cặp đó.
Tính chọn lọc của cặp tương tác phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất bị

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

9

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

10




hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc kị nước của chất hấp phụ, mức độ kị

♦ Phân tử chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ

nước của các chất bị hấp phụ trong môi trường nước.

chứa các hệ mao quản - Giai đoạn khuếch tán màng.

So với hấp phụ trong pha khí, sự hấp phụ trong môi trường nước thường có

♦ Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ -

tốc độ chậm hơn nhiều. Đó là do tương tác giữa chất bị hấp phụ với dung môi

Giai đoạn khuếch tán vào trong mao quản.

nước và với bề mặt chất hấp phụ làm cho quá trình khuếch tán của các phân
tử chất tan chậm.

♦ Các phân tử chất bị hấp phụ được gắn vào bề mặt chất hấp phụ - Giai đoạn

hấp phụ thực sự.

Sự hấp phụ trong môi trường nước chịu ảnh hưởng nhiều bởi pH của

Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn nào có tốc độ chậm nhất sẽ

môi trường. Sự thay đổi pH không chỉ dẫn đến sự thay đổi về bản chất chất bị

quyết định hay khống chế chủ yếu toàn bộ quá trình hấp phụ [1], [3], [4].

hấp phụ (các chất có tính axit yếu, bazơ yếu hay trung tính phân li khác nhau

1.2.4. Cân bằng hấp phụ - Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ.

ở các giá trị pH khác nhau) mà còn làm ảnh hưởng đến các nhóm chức trên bề
mặt chất hấp phụ [1], [3], [4].

Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch. Các phân tử chất bị
hấp phụ khi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược

Đặc tính của chất hữu cơ trong môi trường nước.

lại pha mang. Theo thời gian, lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất

Trong môi trường nước, các chất hữu cơ có độ tan khác nhau. Khả

rắn càng nhiều thì tốc độ di chuyển ngược lại pha mang càng lớn. Đến một

năng hấp phụ trên VLHP đối với các chất hữu cơ có độ tan cao sẽ yếu hơn với

thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ bằng tốc độ giải hấp thì quá trình hấp phụ

các chất hữu cơ có độ tan thấp hơn. Như vậy, từ độ tan của chất hữu cơ trong

đạt cân bằng.

nước có thể dự đoán khả năng hấp phụ chúng trên VLHP.
Phần lớn các chất hữu cơ tồn tại trong nước dạng phân tử trung hoà, ít
bị phân cực. Do đó quá trình hấp phụ trên VLHP đối với chất hữu cơ chủ yếu
theo cơ chế hấp phụ vật lý. Khả năng hấp phụ các chất hữu cơ trên VLHP phụ

Một hệ hấp phụ khi đạt đến trạng thái cân bằng, lượng chất bị hấp phụ
là một hàm của nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ:
q = f (T,P hoặc C)

(1.1)

Ở nhiệt độ không đổi (T=const), đường biểu diễn sự phụ thuộc của q

thuộc vào: pH của dung dịch, lượng chất hấp phụ, nồng độ chất bị hấp phụ… [5].

vào P hoặc C (q= fT (P hoặc C)) được gọi là đường đẳng nhiệt hấp phụ.

1.2.3. Động học hấp phụ.

Đường đẳng nhiệt hấp phụ có thể xây dựng trên cơ sở lý thuyết, kinh nghiệm

Trong môi trường nước, quá trình hấp phụ xảy ra chủ yếu trên bề mặt
của chất hấp phụ, vì vậy quá trình động học hấp phụ xảy ra theo một loạt các
giai đoạn kế tiếp nhau:

hoặc bán kinh nghiệm tuỳ thuộc vào tiền đề, giả thiết, bản chất và kinh
nghiệm xử lý số liệu thực nghiêm [1], [3], [4].
Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng được nêu ở bảng 1.2.

♦ Các chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt chất hấp phụ - Giai đoạn
khuếch tán trong dung dịch.

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

11



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

12




Bảng 1.2 Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng [5]
Đường đẳng nhiệt hấp
phụ

Phương trình

Bản chất sự hấp
phụ

v
b. p
=
vm 1 + b. p

Vật lí và hóa học

Henry

v = k. p

Vật lí và hóa học

Freundlich

v = k . p 1n , (n>1)

Vật lí và hóa học

Shlygin-Frumkin-Temkin

v = 1 ln C . p
o
v
m a

Hóa học

Brunauer-Emmett-Teller

(C - 1) p
p
1
=
+
.
v ( po - p ) vm .C
vm .C po

hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh.

hấp phụ rắn- khí. Tuy nhiên, phương trình trên cũng có thể áp dụng cho hấp
phụ trong môi trường nước. Khi đó phương trình Langmuir được biểu diễn
như sau:

q
bCcb
 
qmax
1  bCcb

(1.2)

Trong đó:

q , qmax : dung lượng hấp phụ cân bằng, dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)

 : độ che phủ
Vật lí, nhiều lớp

b : hằng số Langmuir
Ccb : nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l)

Trong các phương trình trên, ν là thể tích chất bị hấp phụ, νm là thể tích
hấp phụ cực đại, p là áp suất chất bị hấp phụ ở pha khí, p o là áp suất hơi bão
hoà của chất bị hấp phụ ở trạng thái lỏng tinh khiết ở cùng nhiệt độ. Các kí

Phương trình Langmuir chỉ ra hai tính chất đặc trưng của hệ:
+Trong vùng nồng độ nhỏ: b.Ccb << 1 thì q  qmax .b.Ccb mô tả vùng hấp
phụ tuyến tính
+Trong vùng nồng độ cao: b.Ccb >> 1 thì q  qmax mô tả vùng hấp phụ

hiệu a, b, k, n là các hằng số.
Trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu cân bằng hấp phụ của các
VLHP đối với metyl đỏ trong môi trường nước theo mô hình đường đẳng
nhiệt hấp phụ Langmuir.

bão hòa
Khi nồng độ chất bị hấp phụ nằm giữa hai giới hạn trên thì đường
đẳng nhiệt biểu diễn là một đoạn cong. Để xác định các hằng số trong

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir được xây dựng dựa trên các
giả thuyết:

phương trình đẳng nhiệt Langmuir, đưa phương trình (1.2) về dạng phương
trình đường thẳng:

♦ Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại những trung tâm xác định.
♦ Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân.

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

các tiểu phân là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân
Phương trình đẳng nhiệt Langmuir nêu ở bảng 1.2 được xây dựng cho hệ

Langmuir

(BET)

♦ Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trên

13



Ccb
1
1


Ccb
q b.qmax qmax

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

14

(1.3)

Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của

Ccb
vào Ccb sẽ xác định được các
q

hằng số: b , qmax trong phương trình. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và
C
đồ thị sự phụ thuộc của cb vào Ccb có dạng như hình 1.1 và 1.2.
q

trong nghiên cứu hoá địa, hoá sinh, môi trường và nhiều lĩnh vực khác [2].
Ở đây chúng tôi chỉ đề cập vài nét của phương pháp trắc quang nhằm
làm sáng tỏ hơn những vấn đề sẽ trình bày trong phần thực nghiệm.
1.3.1 Cơ sở của phương pháp phân tích trắc quang

Ccb
q

q (mg/g)

tin cậy và được sử dụng nhiều trong kiểm tra sản xuất hoá học, luyện kim và

Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích trắc quang là muốn xác
định một cấu tử X nào đó, chuyển nó thành hợp chất có khả năng hấp thụ ánh

q max

sáng rồi đo sự hấp thụ ánh sáng của nó và suy ra hàm lượng chất cần xác định X.

tg

Cơ sở của phương pháp là định luật hấp thụ ánh sáng BouguerLambert-Beer. Biểu thức của định luật:

N

Ccb (mg / l )

Ccb (mg / l )

O

O

Hình 1.1: Đường đẳng nhiệt hấp phụ

Hình 1.2: Sự phụ thuộc
của

Langmuir

tg 

1
qmax

 qmax 

1
tg

ON 

;

Ccb
vào Ccb
q

A = lg

Io
= εLC
I

(1.3)

Trong đó:
Io, I lần lượt là cường độ của ánh sáng đi vào và ra khỏi dung dịch.
L là bề dày của dung dịch ánh sáng đi qua.
C là nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch.

1
qmax .b

ε là hệ số hấp thụ quang phân tử, nó phụ thuộc vào bản chất của chất hấp
thụ ánh sáng và bước sóng của ánh sáng tới ( ε = f (λ ) ).

1.3. Giới thiệu về phƣơng pháp phân tích trắc quang
Phương pháp trắc quang là phương pháp phân tích được sử dụng phổ
biến nhất trong các phương pháp phân tích hóa lý. Bằng phương pháp này có
thể định lượng nhanh chóng với độ nhạy và độ chính xác cao. Thực tế phương
pháp này có khả năng sử dụng vô hạn để xác định hầu hết các nguyên tố trong
bảng hệ thống tuần hoàn (trừ các khí trơ), các hợp chất vô cơ cũng như các
hợp chất hữu cơ. Các công trình khoa học đăng trên các tạp chí thì phương
pháp trắc quang chiếm khoảng 40% tổng số các công trình được công bố.
Phương pháp phân tích trắc quang được phát triển mạnh vì nó đơn giản, đáng

Như vậy, độ hấp thụ quang A là một hàm của các đại lượng: bước
sóng, bề dày dung dịch và nồng độ chất hấp thụ ánh sáng.
A = f (λ,L,C)

(1.4)

Do đó nếu đo A tại một bước sóng λ nhất định với cuvet có bề dày L
xác định thì đường biểu diễn A = f(C) phải có dạng y = a.x là một đường
thẳng. Tuy nhiên, do những yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng của
dung dịch (bước sóng của ánh sáng tới, sự pha loãng dung dịch, nồng độ H+,
sự có mặt của các ion lạ) nên đồ thị trên không có dạng đường thẳng với mọi
giá trị của nồng độ. Do vậy biểu thức 1.3 có dạng:

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

15



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

16




b

Aλ = k.ε.L.(Cx )

(1.5)

mà ta chọn phương pháp thích hợp. Trong đề tài này chúng tôi sử dụng
phương pháp đường chuẩn để định lượng metyl đỏ.

Trong đó:

Phương pháp đường chuẩn: Từ phương trình cơ sở A = k.(Cx)b về

Cx: nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch.

nguyên tắc, để xây dựng một đường chuẩn phục vụ cho việc định lượng một

k: hằng số thực nghiệm.
b: hằng số có giá trị 0 < b £ 1. Nó là một hệ số gắn liền với nồng độ Cx.
Khi Cx nhỏ thì b = 1, khi Cx lớn thì b < 1.
Đối với một chất phân tích trong một dung môi xác định và trong một
cuvet có bề dày xác định thì ε = const và L = const. Đặt K = k.ε.L ta có:

Aλ = K.Cb

(1.6)

Phương trình (1.5) là cơ sở để định lượng các chất theo phép đo phổ
hấp thụ quang phân tử UV-Vis (phương pháp trắc quang). Trong phân tích
người ta chỉ sử dụng vùng nồng độ tuyến tính giữa A và C, vùng tuyến tính
này rộng hay hẹp phụ thuộc vào bản chất hấp thụ quang của mỗi chất và các
điều kiện thực nghiệm [2], [4].
1.3.2. Các phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang
Có nhiều phương pháp khác nhau để định lượng một chất bằng phương
pháp trắc quang. Từ các phương pháp đơn giản không cần máy móc như:
phương pháp dãy chuẩn nhìn màu, phương pháp chuẩn độ so sánh màu,
phương pháp cân bằng màu bằng mắt… các phương pháp này đơn giản,
không cần máy móc đo phổ nhưng chỉ xác định được nồng độ gần đúng của
chất cần định lượng, nó thích hợp cho việc kiểm tra ngưỡng cho phép của các
chất nào đó xem có đạt hay không. Các phương pháp phải sử dụng máy quang
phổ như: phương pháp đường chuẩn, phương pháp dãy tiêu chuẩn, phương
pháp chuẩn độ trắc quang, phương pháp cân bằng, phương pháp thêm,
phương pháp vi sai,… Tùy theo từng điều kiện và đối tượng phân tích cụ thể

chất trước hết phải pha chế một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chất hấp thụ
ánh sáng nằm trong vùng nồng độ tuyến tính (b = 1). Tiến hành đo độ hấp thụ
quang A của dãy dung dịch chuẩn đó. Từ các giá trị độ hấp thụ quang A đo
được dựng đồ thị A = f(C).
Sau khi có đường chuẩn, pha chế các dung dịch cần xác định trong điều
kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn. Đo độ hấp thụ quang A của chúng
với điều kiện đo như khi xây dựng đường chuẩn (cùng dung dịch so sánh,
cùng cuvet, cùng bước sóng) được các giá trị Ax. Áp các giá trị Ax đo được
vào đường chuẩn sẽ tìm được các giá trị nồng độ C x tương ứng [2].
1.4. Giới thiệu về VLHP bã mía.

Theo thống kê trên thế giới, khoảng 200 quốc gia và vùng lãnh thổ
trồng mía và sản lượng đạt 1324,6 triệu tấn. Còn ở Việt Nam niên vụ 20092010, diện tích mía nguyên liệu vào khoảng 290 000 ha trong đó diện tích tập
trung của các nhà máy đường là 221 816 ha với sản lượng đạt 16 triệu tấn.
Theo tính toán của các nhà khoa học, việc chế biến 10 triệu tấn mía
để làm đường sinh ra một lượng phế thải khổng lồ: 2,5 triệu tấn bã mía. Trước
đây 80% lượng bã mía này đuợc sử dụng để đốt lò hơi trong các nhà máy sản
xuất đuờng. Bã mía cũng có thể được dùng làm bột giấy, ép thành ván dùng
trong kiến trúc, cao hơn là làm furfural là nguyên liệu cho ngành sợi tổng hợp.
Trong tương lai khi mà rừng ngày càng giảm, nguồn nguyên liệu làm bột giấy
từ cây rừng giảm đi thì bã mía là nguyên liệu quan trọng để thay thế [9].
Bã mía chiếm khoảng 25 – 30% trọng lượng mía đem ép. Trong bã mía
trung bình chứa 49% là nước, 48% là xơ (trong đó 45 – 55% xenlulozơ),

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

17



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

18




2,5% chất hòa tan (đường) [7]. Tuỳ theo loại mía và đặc điểm nơi trồng mía

Cr (VI) trong dung dịch nước. Kết quả thu được cho thấy bã mía biến tính

mà các thành phần hoá học có trong bã mía có thể biến đổi. Hàm lượng phần

bằng axit xitric có thể hấp phụ gần như hoàn toàn Cr (VI) với hiệu suất hấp

trăm các thành phần hoá học chính của bã mía được chỉ ra trong bảng 1.3

phụ là 98% ở pH=2, tốc độ lắc 50 vòng/phút và nồng độ 2000ppm [12].

Bảng 1.3 Thành phần hoá học của bã mía [7]

Một số nhà nghiên cứu ở Brazil [11] đã chế tạo các VLHP từ bã mía
qua xử lý bằng anhydrit succinic để hấp phụ các ion Cu2+, Cd2+, Pb2+ trong

Thành phần

% khối lượng

Xenlulozo

40 ÷ 50

Hemixenlulozo

20 ÷25

Nhóm nghiên cứu ở trường đại học Putra (Malaysia) đã tiến hành

Lignin

18 ÷23

nghiên cứu và đề xuất qui trình xử lý bã mía thành VLHP để tách loại màu

Chất hoà tan khác (tro, sáp, protein…)

5 ÷3

dung dịch nước. Dung lượng hấp phụ cực đại đối với Cu2+, Cd2+, Pb2+ lần lượt
là 62mg/g, 106mg/g và 122mg/g.

trong dung dịch keo bằng phương pháp hấp phụ. Nghiên cứu này cho thấy
đây là một phương pháp có hiệu quả để loại bỏ màu trong nước thải và có
những điểm vượt trội so với những phương pháp khác vì quá trình xử lý

Xenlulozơ: Xenlulozơ là polisaccarit do các mắt xích α -glucozơ
[C6H7O2(OH)3]n nối với nhau bằng liên kết 1,4-glicozit. Phân tử khối của
xenlulozơ rất lớn, khoảng từ 10000 – 150000u.
Hemixenlulozơ: Về cơ bản, hemixenlulozơ là polisaccarit giống như
xenlulozơ, nhưng có số lượng mắt xích nhỏ hơn. Hemixenlulozơ thường bao
gồm nhiều loại mắt xích và có chứa các nhóm thế axetyl và metyl.
Lignin: Lignin là loại polyme được tạo bởi các mắt xích phenylpropan.
Lignin giữ vai trò là chất kết nối giữa xenlulozơ và hemixenlulozơ [7].
1.5. Một số hƣớng nghiên cứu sử dụng bã mía làm VLHP xử lý môi trƣờng
Với thành phần chính là xenlulozo và hemixenlulozo, bã mía có
thể biến tính để trở thành vật liệu hấp phụ tốt. Trên thế giới đã có một số
nhà khoa học nghiên cứu biến tính bã mía để làm vật liệu hấp phụ xử lý

dung dịch loãng [13].
Các tác giả [14] đã tiến hành nghiên cứu và so sánh khả năng tách loại
các thuốc nhuộm axit trong dung dịch nước của các loại VLHP như: than bã

mía, than vỏ lạc, than lá chè… Kết quả thu được cho thấy các VLHP đều có
khả năng hấp phụ các thuốc nhuộm axit với hiệu suất khá cao.
Riêng đối với metyl đỏ còn có thể sử dụng các VLHP chế tạo từ các
phụ phẩm nông công nghiệp khác có thành phần hóa học chủ yếu giống như
bã mía để tách loại ra khỏi dung dịch nước. Nhóm nghiên cứu ở trường đại
học Karpagam (Ấn Độ) đã nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ hạt na, các
kết quả thu được cho thấy đây có thể là một lựa chọn hấp dẫn cho quá trình
tách loại phẩm nhuộm trong dung dịch loãng. Kết quả thử nghiệm được trên

môi trường
Nhóm nghiên cứu ở viện hóa học, viện khoa học và công nghệ Ấn Độ
đã khảo sát và chế tạo VLHP từ bã mía qua xử lý bằng axit xitric để tách loại

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

không để lại cặn và hoàn toàn loại bỏ được màu ra khỏi nước thải thậm chí cả

19



nước thải nhuộm mô phỏng cho thấy hiệu suất hấp phụ của VLHP này là khá
tốt (82,82%) [16]. Hay như các công trình khoa học của nhóm nghiên cứu

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

20

trường đại học Sains (Malaysia) sử dụng xơ chuối để tách loại metyl đỏ từ

CHƢƠNG 2

dung dịch nước [10] và nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính chế tạo từ dưa

THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ

chuột để hấp phụ động học thuốc nhuộm cation trong môi trường nước của
nhóm tác giả [15]
Với mục đích sử dụng VLHP hấp phụ metyl đỏ trong dung dịch
nước, trong luận văn này chúng tôi tiến hành xử lý bã mía bằng
fomanđehit và axit sunfuric [9].

2.1. HOÁ CHẤT VÀ THIẾT BỊ
2.1.1. Hoá chất
Các hoá chất dùng cho quá trình thí nghiệm đều có độ tinh khiết PA.
2.1.1.1. Dung dịch metyl đỏ 500mg/l
Cân một lượng chính xác metyl đỏ trên cân điện tử bốn số, hoà tan
bằng dung dịch cồn 60 o, định mức đến thể tích cần thiết. Từ dung dịch gốc
này có thể pha các dung dịch metyl đỏ có nồng độ cần thiết.
2.1.1.2. Dung dịch cồn 60o
Dung dịch cồn 60o được pha từ dung dịch cồn tinh khiết 99,99o, hoà tan
bằng nước cất hai lần, định mức đến thể tích cần thiết.
2.1.1.3. Dung dịch fomanđêhit 1%
Dung dịch fomanđêhit được pha từ dung dịch fomanđêhit tinh khiết
99,99%, hoà tan bằng nước cất hai lần, định mức đến thể tích cần thiết.
2.1.1.4. Dung dịch axit sunfuric đặc 98%
2.1.1.5. Dung dịch NaOH 0,01M

Dung dịch NaOH được pha từ ống chuẩn, hoà tan bằng nước cất hai
lần, định mức đến thể tích cần thiết.
2.1.1.6. Dung dịch HCl 0,01M
Dung dịch HCl được pha từ ống chuẩn, hoà tan bằng nước cất hai lần,
định mức đến thể tích cần thiết.
2.1.1.7. Dung dịch NaHCO3 1%
Cân một lượng chính xác NaHCO3 trên cân điện tử bốn số. Dùng nước
cất hai lần để hoà tan và định mức đến thể tích cần thiết.

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

21



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

22




nhau từ ≤0,02mm; 0,03÷0,05mm; 0,06÷0,1mm [9].

2.1.2. Thiết bị
Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV mini 1240 hãng Shimadzu (Nhật Bản).

2.2.2. Một số đặc trưng cấu trúc của các VLHP

Máy quang phổ hồng ngoại IR Prestige 21 hãng Shimadzu (Nhật Bản).

2.2.2.1. Ảnh SEM

Máy đo pH Preisa 600 (Thụy Sỹ).

Để khảo sát đặc điểm bề mặt của VLHP 1, VLHP 2 chúng tôi tiến hành

Máy khuấy IKA Labortechnik.

chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) bề mặt của VLHP 1, VLHP 2 và

Máy nghiền thông dụng.

nguyên liệu. Kết quả được chỉ ra trong hình 2.1 và 2.2

Tủ sấy, cân điện tử bốn số…
Các loại pipet, buret, bình tam giác, cốc, bình định mức, chén sứ…
2.2. Chế tạo và khảo sát một số đặc trƣng cấu trúc của các VLHP
2.2.1. Chế tạo các VLHP từ bã mía
2.2.1.1. Chuẩn bị nguyên liệu
Bã mía sau khi rửa sạch được cắt nhỏ, cho vào nước cất đun sôi trong
30 phút để loại bỏ đường hòa tan sau đó sấy khô ở 80 oC trong 24 giờ. Bã mía
khô được nghiền thành bột mịn (nguyên liệu đầu)[9].
2.2.1.2. Chế tạo các vật liệu hấp phụ
a. VLHP 1: Cân một lượng xác định nguyên liệu rồi trộn với dung dịch

a. Nguyên liệu

fomanđehit 1% theo tỉ lệ 1: 5 (nguyên liệu: fomanđehit; khối lượng (mg) :
thể tích (ml)), sau đó đem sấy ở 50oC trong 4 giờ. Lọc thu lấy nguyên liệu,

rửa sạch bằng nước cất hai lần để loại bỏ fomanđêhit dư và sấy ở 80 oC cho
đến khô thu được VLHP 1[9].
b. VLHP 2: Cân một lượng xác định nguyên liệu, trộn đều với H2SO4
đặc theo tỉ lệ 1:1 (nguyên liệu : axit sunfuric; khối lượng (mg) : thể tích
(ml)), sau đó đem sấy ở 150 oC trong 24 giờ. Nguyên liệu sau khi sấy được
rửa sạch bằng nước cất hai lần và ngâm trong dung dịch NaHCO3 1% trong
24 giờ để loại bỏ axit dư. Lọc lấy bã rắn và tiếp tục sấy ở 150 oC cho đến
khô rồi đem nghiền nhỏ thu được VLHP 2 (dạng than).

b. VLHP 1

Nguyên liệu đầu, VLHP 1 và VLHP 2 được rây lấy các kích thước khác

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

23



Hình 2.1 Ảnh SEM của nguyên liệu (a) và VLHP 1(b)

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

24




Qua ảnh SEM của VLHP 2 ở hai độ phóng đại và phân giải khác nhau
có thể thấy: ở VLHP 2 có cấu trúc mao quản tương đối đồng đều do đó nó

có độ bền cơ học cao. Các tâm hấp phụ đồng đều. Như vậy sơ bộ có thể
đánh giá được khả năng hấp phụ của VLHP 2 là tốt hơn so với nguyên liệu.
2.2.2.2. Phổ hồng ngoại (IR)
Cấu trúc của VLHP 1, VLHP 2 được phân tích qua phổ hồng ngoại của
VLHP 1, VLHP 2 và so sánh với phổ hồng ngoại của nguyên liệu.
Kết quả được chỉ ra ở hình 2.3, 2.4 và 2.5

Hình 2.2 Ảnh SEM của VLHP 2 ở hai độ phóng đại và phân giải khác nhau

Hình 2.3 Phổ hồng ngoại của nguyên liệu

Nhận xét: Qua ảnh SEM của VLHP 1 và nguyên liệu ở cùng độ phóng đại
và độ phân giải có thể thấy bề mặt VLHP 1 xốp hơn so với bề mặt của nguyên
liệu. Như vậy sơ bộ có thể đánh giá được khả năng hấp phụ của VLHP 1 là tốt
hơn so với nguyên liệu.

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

25



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

26




Nhận xét: So sánh phổ hồng ngoại của VLHP 1 và nguyên liệu cho thấy

dải hấp thụ của nhóm cacbonyl C=O dịch chuyển về vùng có số sóng cao
hơn (1741,53cm-1) so với vị trí của nó trong nguyên liệu (1734,80cm-1).
Chứng tỏ việc xử lý đã có kết quả.
Trên phổ hồng ngoại của VLHP 2 các dải hấp thụ từ số sóng 2865,02
đến 2935,52cm-1 tương ứng với sự hấp thụ của nhóm CH2, CH3 đối xứng và
bất đối xứng. Các dải hấp thụ từ 1032,77 đến 1105,63cm-1 có liên quan đến
sự phân huỷ lignin. Nói chung các dải phổ của các nhóm này đều có nguồn
gốc từ nhóm OH trong cấu trúc của nguyên liệu, làm tăng các vị trí hấp phụ
của VLHP [9].
2.3. Định lƣợng metyl đỏ
Dựng đường chuẩn xác định nồng độ metyl đỏ: Từ dung dịch metyl đỏ
Hình 2.4 Phổ hồng ngoại của VLHP 1

gốc nồng độ 500 mg/l chuẩn bị các dung dịch có nồng độ: 50, 100, 150, 200,
250mg/l, mẫu trắng không chứa metyl đỏ.
Dùng dung dịch NaOH 0,01M và HCl 0,01M để điều chỉnh môi trường
của các dung dịch đến pH=7,0. Đem đo độ hấp thụ quang của các dung dịch
tại bước sóng =617nm dùng cuvet 1cm [9]. Từ số liệu thực nghiệm xây dựng
đường chuẩn xác định nồng độ metyl đỏ.
Bảng 2.1 Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ metyl đỏ
STT

1

2

3

4

5

C (mg/l)

50

100

150

200

250

Độ hấp thụ

0,113

0,197

0,283

0,363

0,4546

Hình 2.5 Phổ hồng ngoại của VLHP 2

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

27



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

28




Bảng 2.2 Các thông số hấp phụ của nguyên liệu và các VLHP

y = 0.0849x + 0.0274

0.5

Độ hấp thụ

2

R = 0.9997

0.4

Nguyên liệu

0.3

VLHP 1

VLHP 2

0.2

Co

Ccb

H

Co

Ccb

H

Co

Ccb

H

0.1

(mg/l)

(mg/l)

(%)

(mg/l)

(mg/l)

(%)

(mg/l)

(mg/)l

(%)

248,27

169,62 31,68 248,27

87,52

64,75 248,27

30,93

87,54

0
50

100

150

200

250

C (mg/l)

Nhận xét: Kết quả ở bảng 2.2 cho thấy cả nguyên liệu và hai loại
Hình 2.6 Đường chuẩn xác định nồng độ metyl đỏ

VLHP đều có khả năng hấp phụ metyl đỏ. Tuy nhiên, so sánh dung lượng
hấp phụ, hiệu suất hấp phụ của nguyên liệu với hai loại VLHP đối với metyl

2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ của nguyên liệu và các VLHP
Cân mỗi loại nguyên liệu, VLHP 1, VLHP 2 là 0,4g cho riêng rẽ vào 3
cốc thủy tinh dung tích 250ml. Thêm vào mỗi cốc 100ml dung dịch metyl
đỏ nồng độ 248,27mg/l (giá trị này xác định theo đường chuẩn sau khi pha).
Tiến hành khuấy trên máy khuấy với tốc độ 160 vòng/phút trong 120 phút
(thời gian khuấy là thời gian hấp phụ), ở nhiệt độ phòng (27±10C). Xác định
nồng độ metyl đỏ còn lại trong mỗi dung dịch. Tính dung lượng hấp phụ q
(mg/g) và hiệu suất hấp phụ H (%) của hai loại VLHP và nguyên liệu đối
với metyl đỏ theo các công thức:
q

liệu. Cụ thể: hiệu suất hấp phụ và dung lượng hấp phụ của VLHP 1 cao hơn
gần 2 lần, của VLHP 2 cao hơn gần 3 lần so với nguyên liệu.
2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ của các VLHP
2.5.1. Ảnh hưởng của pH
Chuẩn bị các cốc thủy tinh dung tích 250ml có đánh số thứ tự, mỗi cốc

chứa 0,4g các VLHP và 100ml dung dịch metyl đỏ nồng độ 248,27mg/l.
Dùng dung dịch NaOH 0,01M và HCl 0,01M để điều chỉnh pH của các
dung dịch đến các giá trị tương ứng là 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Khuấy các dung

(Co  Ccb ).V
m

H

đỏ chúng tôi nhận thấy khả năng hấp phụ của hai loại VLHP tốt hơn nguyên

( 2.1 )

Co  Ccb
.100
Co

( 2.2 )

Trong đó:

dịch với tốc độ 160 vòng/phút trong 120 phút, ở nhiệt độ phòng (27±10C).
Lọc bỏ bã rắn, xác định nồng độ metyl đỏ còn lại trong mỗi dung dịch sau
hấp phụ. Tính dung lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ của các VLHP đối
với metyl đỏ theo công thức (2.1) và (2.2)

Co, Ccb: nồng độ metyl đỏ ban đầu và sau khi hấp phụ tương ứng (mg/l)

Kết quả được trình bày ở bảng 2.3 và hình 2.7

V: thể tích của dung dịch metyl đỏ (l)
m: lượng VLHP (g)
Các kết quả được chỉ ra trong bảng 2.2

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

29



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

30




Bảng 2.3 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ của các VLHP

Nhận xét: Từ kết quả được trình bày ở bảng 2.3 và hình 2.7 cho thấy:
Khi pH tăng hiệu suất hấp phụ của VLHP 1 và VLHP 2 đều tăng, tuy nhiên

VLHP 1
pH

Co

Ccb

H

(mg/l)

(mg/l)

(%)

VLHP 2
q

Co

đối với VLHP 2 sự tăng là không đáng kể. Trong khoảng pH từ 5  7 hiệu

Ccb

H

q

suất hấp phụ của VLHP 1 tăng nhanh. Ở pH từ 7÷9 hiệu suất hấp phụ của cả

(mg/g) (mg/l)

(mg/l)

(%)

(mg/g)

hai VLHP là tương đối ổn định. Do đó chọn pH của các dung dịch nghiên

2

248,27 119,17

52,00

32,28

248,27

51,62

79,23

49,16

cứu là 7 để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.

3

248,27 105,94

57,33

35,58

248,27

45,83

81,56

50,61

2.5.2. Ảnh hưởng của thời gian

4

248,27

97,10

60,89

37,79

248,27

39,39

84,15

52,22

5

248,27

86,62

65,11

40,41

248,27

25,18

89,87

55,77

các dung dịch được điều chỉnh đến 7. Khuấy các dung dịch với tốc độ 160

6

248,27

53,97

78,26

48,57

248,27

19,39

92,20

57,22

vòng/phút trong những khoảng thời gian khác nhau từ 15  120 phút, ở nhiệt

7

248,27

23,93

90,36

56,08

248,27

14,74

94,07

58,38

8

248,27

18,57

92,52

57,42

248,27

12,87

94,82

58,85

9

248,27

14,80

94,04

58,37

248,27

11,58

95,34

59,17

Tiến hành sự hấp phụ với khối lượng các VLHP 0,4g và 100ml dung
dịch metyl đỏ có nồng độ xác định khác nhau (từ 48,80÷248,27mg/l), pH của

độ phòng (27±10C). Lọc bỏ bã rắn, xác định nồng độ dung dịch metyl đỏ còn
lại trong mỗi dung dịch sau hấp phụ. Tính hiệu suất hấp phụ của các VLHP đối
với metyl đỏ.
Kết quả được chỉ ra ở bảng 2.4 và hình 2.8

Hiệu suất (%)

120
100
80
VLHP 1
VLHP 2

60
40
20
0
2

3

4

5

6

7

8

9

pH

Hình 2.7 Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào pH

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

31



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

32




Bảng 2.4 Ảnh hưởng của thời gian đến
90

Thời gian hấp phụ (phút)

Co
(mg/l)

15

30

45

60

90

120

VLHP 1 (H%)
48,80

68,00

71,50

75,80

83,30

84,70

86,03

98,51

63,75

66,10

69,70

76,50

78,86

80,74

Hiệu suất (%)

hiệu suất hấp phụ của các VLHP

85

1

80

2

75
70

3
4
5

65
60
55
50

148,5

60,40

62,54

65,70

66,50

67,80

15

68,87

30

45

60

90

120

Thời gian (phút)

197,92

59,60

60,50

63,10

64,20

65,50

66,70

248,27

58,92

59,48

62,08

64,40

64,51

64,75

Hình 2.8 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ của VLHP 1 vào thời gian
Trong đó:

VLHP 2 (H%)

1: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian ở nồng độ 48,8 (mg/l)
48,80

85,20

87,90

90,10

92,50

93,40

95,68

98,51

80,70

84,93

86,76

90,20

92,07

93,49

148,5

77,68

80,86

85,20

87,54

88,12

91,48

197,92

70,30

75,00

79,50

83,33

85,85

88,51

Nhận xét: Từ kết quả thu được ở bảng 2.4 và hình 2.8 cho thấy trong

248,27

67,20

73,66

78,40

82,02

84,63

85,68

khoảng thời gian hấp phụ khảo sát từ 15÷120 phút, đối với các nồng độ ban

2: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian ở nồng độ 98,51 (mg/l)
3: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian ở nồng độ 148,5 (mg/l)
4: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian ở nồng độ 197,92 (mg/l)
5: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian ở nồng độ 248,27 (mg/l)

đầu khác nhau của metyl đỏ hiệu suất hấp phụ của VLHP 1 đều tăng. Khi
nồng độ metyl đỏ ban đầu cao thì hiệu suất hấp phụ tăng chậm, khi nồng độ
metyl đỏ ban đầu thấp thì hiệu suất hấp phụ tăng nhanh (ảnh hưởng của thời

gian là rõ ràng). Mặt khác, ở các nồng độ ban đầu khác nhau của metyl đỏ
hiệu suất hấp phụ của VLHP 1 tăng trong khoảng 60 phút đầu và tương đối
ổn định từ phút 60÷120. Do đó chúng tôi chọn 60 phút là thời gian đạt cân

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

33



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

34




bằng hấp phụ của VLHP 1.

bằng hấp phụ của VLHP 2.
Như vậy, thời gian đạt cân bằng hấp phụ của VLHP 1 và VLHP 2 không

100

như nhau có thể là do cấu trúc bề mặt của chúng khác nhau

95

1
2

3

Hiệu suất (%)

90

4
5

85

2.5.3. . Ảnh hưởng của khối lượng các VLHP
Tiến hành sự hấp phụ trong điều kiện: 100ml dung dịch metyl đỏ nồng

80

độ 248,27mg/l và khối lượng các VLHP thay đổi từ 0,2÷1,0g, pH của các

75

dung dịch được điều chỉnh đến 7, khuấy các dung dịch với tốc độ 160

70

vòng/phút, thời gian hấp phụ từ 15÷120 phút, ở nhiệt độ phòng (27±10C).

65

Lọc lấy phần dung dịch, xác định nồng độ metyl đỏ còn lại trong các dung

60
15

30

45

60

90

120

Thời gian (phút)

dịch sau hấp phụ. Tính hiệu suất hấp phụ của các VLHP đối với metyl đỏ.
Kết quả được trình bày ở bảng 2.5, hình 2.10 và 2.11

Hình 2.9 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ của VLHP 2 vào thời gian
Trong đó:
1: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian ở nồng độ 48,8 (mg/l)
2: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian ở nồng độ 98,51 (mg/l)
3: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian ở nồng độ 148,5 (mg/l)
4: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian ở nồng độ 197,92 (mg/l)
5: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian ở nồng độ 248,27 (mg/l)
Nhận xét: Từ kết quả thu được ở bảng 2.4 và hình 2.9 cho thấy trong
khoảng thời gian hấp phụ khảo sát từ 15÷120 phút, đối với các nồng độ ban
đầu khác nhau của metyl đỏ hiệu suất hấp phụ của VLHP 2 đều tăng. Khi
nồng độ metyl đỏ ban đầu thấp thì hiệu suất hấp phụ tăng chậm, khi nồng độ
metyl đỏ ban đầu cao thì hiệu suất hấp phụ tăng nhanh (ảnh hưởng của thời

gian là rõ ràng). Mặt khác, ở các nồng độ ban đầu khác nhau của metyl đỏ
hiệu suất hấp phụ của VLHP 2 tăng trong khoảng 90 phút đầu và tương đối
ổn định từ phút 90÷120. Do đó chúng tôi chọn 90 phút là thời gian đạt cân
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

35



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

36




Bảng 2.5 Ảnh hưởng của khối lượng các VLHP đến hiệu suất hấp phụ
Thời gian
hấp phụ

Trong đó:
1: Sự phụ thuộc hiệu suất vào khối lượng ở thời gian hấp phụ 15 phút

Khối lượng VLHP (g)
0,2

0,4

0,6

0,8

2: Sự phụ thuộc hiệu suất vào khối lượng ở thời gian hấp phụ 30 phút

1,0

(phút)

3: Sự phụ thuộc hiệu suất vào khối lượng ở thời gian hấp phụ 45 phút
VLHP 1 (H%)

4: Sự phụ thuộc hiệu suất vào khối lượng ở thời gian hấp phụ 60 phút

15

38,70

58,92

60,70

63,26

70,40

30

42,62

59,48

65,27

68,21

75,48

45

50,42

62,08

68,89

70,42

76,27

100

5
4
3
2
1

60

53,11

64,40

70,89

75,72

80,03

VLHP 2 (H%)
15

40,20

67,20

69,80

75,90

79,27

30

45,62

73,66

74,10

79,90

85,73

45

51,12

78,40

78,50

88,40

89,62

60

53,72

82,02

83,06

91,50

91,90

Hiệu suất (%)

90
80
70
60
50
40
30

90

56,90

84,63

86,50

93,20

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Khối lượng (g)

94,20

Hình 2.11 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ của VLHP 2
vào khối lượng VLHP

90

Hiệu suất (%)

80

4
23
1

70

Trong đó
1: Sự phụ thuộc hiệu suất vào khối lượng ở thời gian hấp phụ 15 phút
2: Sự phụ thuộc hiệu suất vào khối lượng ở thời gian hấp phụ 30 phút

60

3: Sự phụ thuộc hiệu suất vào khối lượng ở thời gian hấp phụ 45 phút

50

4: Sự phụ thuộc hiệu suất vào khối lượng ở thời gian hấp phụ 60 phút
40

5: Sự phụ thuộc hiệu suất vào khối lượng ở thời gian hấp phụ 90 phút

30
0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Khối lượng (g)

các VLHP tăng từ 0,2÷1,0g/100ml dung dịch, ở mỗi thời gian hấp phụ khác

Hình 2.10 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ của VLHP1vào khối lượng VLHP
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

37

Nhận xét: Các kết quả thực nghiệm thu được cho thấy khi khối lượng



nhau hiệu suất hấp phụ của cả hai VLHP đều tăng.

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

38




Ở tất cả các thời gian hấp phụ khác nhau: với khối lượng các VLHP
từ 0,2÷0,4g/100ml dung dịch, hiệu suất hấp phụ của cả hai VLHP tăng

Bảng 2.6 Ảnh hưởng của kích thước các VLHP đến hiệu suất và

nhanh; với khối lượng các VLHP từ 0,4÷1,0g/100ml dung dịch, hiệu suất
hấp phụ của cả hai VLHP tăng chậm. Sự hấp phụ tăng lên cùng khối lượng
các VLHP có thể giải thích do sự tăng lên cả về diện tích bề mặt và các vị
trí hấp phụ của các VLHP. Chúng tôi chọn khối lượng các VLHP là 0,4g

dung lượng hấp phụ của chúng
Kích thước hạt
(mm)

≤0,02

0,03÷0,05

0,06÷0,1

VLHP 1 (H%)

cho các thí nghiệm.
2.5.4. Ảnh hưởng của kích thước các VLHP
Tiến hành sự hấp phụ trong điều kiện: 100ml dung dịch metyl đỏ nồng

độ 248,27mg/l, pH = 7 và khối lượng các VLHP là 0,4g (với các kích thước
khác nhau từ ≤0,02mm; 0,03÷0,05mm; 0,06÷0,1mm), khuấy các dung dịch
với tốc độ 160 vòng/phút, thời gian hấp phụ là 120 phút ở nhiệt độ phòng

Co (mg/l)

248,27

248,27

248,27

Ccb (mg/l)

76,65

86,76

98,51

H (%)

69,13

65,05

60,32

q (mg/g)

42,91

40,38

37,44

VLHP 2 (H%)

(27±10C). Lọc lấy phần dung dịch, xác định nồng độ metyl đỏ còn lại trong
các dung dịch sau hấp phụ. Tính dung lượng và hiệu suất hấp phụ của các

Co (mg/l)

248,27

248,27

248,27

VLHP đối với metyl đỏ.

Ccb (mg/l)

20,48

28,72

45,23

H (%)

91,75

88,43

81,78

q (mg/g)

56,95

54,89

50,76

Kết quả được trình bày ở bảng 2.6

Nhận xét: Kết quả ở bảng 2.6 cho thấy trong các khoảng kích thước của
các VLHP khảo sát, khi tăng kích thước thì hiệu suất hấp phụ cũng như dung
lượng hấp phụ của các VLHP đều giảm do có sự giảm cả về diện tích bề mặt
riêng và các vị trí hấp phụ. Ở kích thước ≤0,02mm hiệu suất hấp phụ của các
VLHP là lớn nhất, do đó chúng tôi chọn kích thước ≤0,02mm cho các thí nghiệm.
2.5.5.. Ảnh hưởng của nồng độ metyl đỏ ban đầu
Tiến hành sự hấp phụ với 0,4g các VLHP và 100ml dung dịch metyl
đỏ có nồng độ xác định khác nhau (từ 48,80÷248,27mg/l), pH của các dung

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

39

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

40




dịch được điều chỉnh đến 7, khuấy các dung dịch với tốc độ 160 vòng/phút,

Nhận xét: Từ các kết quả thực nghiệm thu được cho thấy đối với cả hai

thời gian hấp phụ của VLHP 1 và VLHP 2 tương ứng là 60 phút và 90 phút,

VLHP ở mỗi thời gian hấp phụ khác nhau khi nồng độ metyl đỏ ban đầu tăng

0

ở nhiệt độ phòng (27±1 C). Lọc lấy phần dung dịch, xác định nồng độ metyl

thì hiệu suất hấp phụ giảm. Trong khoảng nồng metyl đỏ ban đầu khảo sát

đỏ còn lại trong các dung dịch sau hấp phụ. Tính dung lượng và hiệu suất

(48,8÷248,27mg/l) hiệu suất hấp phụ của VLHP 1 giảm từ 83,30÷64,40%,

hấp phụ của các VLHP đối với metyl đỏ. Kết quả trình bày ở bảng 2.7

VLHP 2 giảm từ 93,40÷84,63%. Như vậy, khả năng hấp phụ metyl đỏ của

Bảng 2.7 Ảnh hưởng của nồng độ metyl đỏ ban đầu đến hiệu suất và
dung lượng hấp phụ của các VLHP
VLHP 1

VLHP 2

Langmuir.

Ccb

H

q

Ccb/q

Co

Ccb

H

q

Ccb/q

(mg/l)

(mg/l)

(%)

(mg/g)

(g/l)

(mg/l)

(mg/l)

(%)

(mg/g)

(g/l)

48,80

8,15

83,30

10,16

0,80

48,80

3,22

93,40

11,40

0.28

98,51

23,15

76,50

18,84

1,23

98,51

7,81

92,07

23,68

0.33

148,50

49,75

66,50

24,69

1.49

148,50

17,65

88,12

32,71

0.54

70,68

64,20

31,81

2,02

197,92

28,01

Từ các kết quả thu được bảng 2.7 chúng tôi nghiên cứu cân bằng hấp

phụ metyl đỏ của hai loại VLHP theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ

Co

197,92

VLHP 2 là tốt hơn so với VLHP 1.

85,85

42,48

Kết quả được trình bày ở các hình 2.13, 2.14 và 2.15, 2.16.

a. VLHP 1
2.5

45
40

0.66

y = 17.732Ln(x) + 10.506
R2 = 0.9948

2

35

64,40

39,97

2.21

248,27

38,16

84,63

52,53

0.73

30
25
20

1.5

1

15

120

Hiệu suất (%)

Ccb/q (g/l)

88,38

q (mg/g)

248,27

y = 0.447x + 0.085
2
R = 0.9956

10

100

0.5

5

80
VLHP 1
VLHP 2

60
40

0
5.71

18.97

46.23

65.91

0

87.52

5.71

Ccb (mg/l)

18.97

46.23

65.91

87.52

Ccb (mg/l)

20

Hình 2.13 Đường đẳng nhiệt hấp phụ

0
48.8

98.51

148.5

197.92

248.27

Langmuir đối với metyl đỏ của VLHP 1

Hình 2.14 Sự phụ thuộc của Ccb/q
vào Ccb đối với metyl đỏ của VLHP1

Nồng độ ban đầu (mg/l)

Hình 2.12 Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ của VLHP 1 và VLHP 2
vào nồng độ metyl đỏ ban đầu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

41



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

42

2.5.6. So sánh khả năng hấp phụ của VLHP 2 với than hoạt tính

b. VLHP 2
y = 23.832Ln(x) + 10.711
R2 = 0.9952

60
50

Ccb/q (g/l)

q (mg/g)

40
30
20

Để đánh giá khả năng hấp phụ của VLHP 2 tiến hành so sánh dung

y = 0.12x + 0.046
R2 = 0.995

0.7
0.6

lượng và hiệu suất hấp phụ của vật liệu này với than hoạt tính CAS 7440-44-0

0.5

(Trung Quốc) trong các điều kiện hấp phụ tối ưu của mỗi loại VLHP.

0.4

Tiến hành sự hấp phụ tương tự như đối với VLHP 2 kết quả xác định

0.3

được điều kiện hấp phụ của than hoạt tính đối với metyl đỏ là: pH = 6, thời

0.2

10

gian đạt cân bằng hấp phụ là 45 phút.

0.1

Tiến hành sự hấp phụ với 0,4g các loại vật liệu: VLHP 2 và than hoạt

0

0
2,09

6,39

12,60

22,71

2,09

35,59

6,39

12,60

22,71

35,59

Ccb (mg/l)

Ccb (mg/l)

tính; 100ml dung dịch metyl đỏ có nồng độ 248,27mg/l; đối với VLHP 2
pH của dung dịch được điều chỉnh đến 7, đối với than hoạt tính pH của

Hình 2.15 Đường đẳng nhiệt hấp phụ

Hình 2.16 Sự phụ thuộc của Ccb/q vào

Langmuir đối với metyl đỏ của VLHP 2

Ccb đối với metyl đỏ của VLHP 2

dung dịch được điều chỉnh đến 6; khuấy các dung dịch với tốc độ 160
vòng/phút, thời gian hấp phụ của VLHP 2 và than hoạt tính tương ứng là 90
phút và 45 phút; ở nhiệt độ phòng (27±10C). Lọc lấy phần dung dịch, xác

Nhận xét: Từ kết quả khảo sát cho thấy: Sự hấp phụ của hai loại VLHP
đối với dung dịch metyl đỏ được mô tả khá tốt theo mô hình hấp phụ đẳng
nhiệt Langmuir.

định nồng độ metyl đỏ còn lại trong các dung dịch sau hấp phụ. Tính dung
lượng và hiệu suất hấp phụ của các VLHP đối với metyl đỏ.
Kết quả được trình bày ở bảng 2.9

Từ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với metyl đỏ

Bảng 2.9 Các thông số hấp phụ của VLHP 2 và

hình 2.14 và 2.16, tính được giá trị dung lượng hấp phụ cực đại q max và

than hoạt tính CAS 7440-44-0

hằng số Langmuir b đối với hai loại VLHP.

Than hoạt tính

VLHP 2

Kết quả được trình bày ở bảng 2.8
Bảng 2.8 Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir đối với
hai loại VLHP
VLHP 1

Co

Ccb

H

q

Co

Ccb

H

q

(mg/l)

(mg/l)

(%)

(mg/g)

(mg/l)

(mg/l)

(%)

(mg/g)

248,27

38,16

84,63

52,53

248,27

20,59

91,71

56,92

VLHP 2

qmax (mg/g)

b

qmax (mg/g)

b

46.75

0.071

63,00

0.088

Nhận xét: Dung lượng hấp phụ cực đại của VLHP 2 cao hơn VLHP 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

43



Nhận xét: Từ các kết quả thực nghiệm thu được cho thấy: VLHP 2 có
hiệu suất hấp phụ cũng như dung lượng hấp phụ không cao bằng than hoạt
tính CAS 7440-44-0 (Trung Quốc). Tuy nhiên chúng tôi cho rằng khi sử dụng

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

44




VLHP 2 này để hấp phụ metyl đỏ sẽ kinh tế hơn.

Bảng 2.10 Kết quả phân tích các mẫu nước thải chứa metyl đỏ trước và sau
khi hấp phụ trên các VLHP

Ngoài ra, chúng tôi cũng nhận thấy so với sự hấp phụ của các than chế
tạo từ hạt na [16] và dưa chuột [15] cùng hấp phụ metyl đỏ trong dung dịch

VLHP 1
Mẫu

nước thì hiệu suất hấp phụ của VLHP 2 là khá tốt.
2.6. Xử lý thử 3 mẫu nước thải chứa metyl đỏ

Co

C1

H1

VLHP 2
C2

H2

Co

C1

H1

C2

H2

(mg/l) (mg/l) (%) (mg/l) (%) (mg/l) (mg/) (%) (mg/l) (%)

Mẫu nước thải chứa metyl đỏ được lấy từ các cơ sở sản xuất của các

công ty và làng nghề dệt nhuộm (xin được dấu tên):
Mẫu 1: Của công ty cổ phần dệt sợi.

1

24,25

8,71

64,1

4,08

83,2 24,25

6,52 73,1

0,44

98,2

2

35,47

14,81 58,3

7,02

80,2 35,47

10,8

69,5

1,64

95,4

3

53,16

30,46 42,7 14,49 73,7 53,16

17,4 63,5

5,21

90,2

Mẫu 2: Của làng nghề dệt nhuộm.
Mẫu 3: Của công ty cổ phần dệt len.
Các mẫu nước thải sau khi được gạn và lọc qua giấy lọc, xác định độ
pH và nồng độ metyl đỏ ban đầu.
Kết quả: pH ban đầu của các mẫu 1; 2; 3 tương ứng là: 9,56; 9,47; 9,12.
Nồng độ metyl đỏ ban đầu của các mẫu 1; 2; 3 tương ứng là: 24,25
(mg/l); 35,47 (mg/l); 53,16 (mg/l).
Sau khi xác định được pH và nồng độ metyl đỏ ban đầu của 3 mẫu
nước thải tiến hành các thí nghiệm hấp phụ bằng các VLHP.

Trong đó:
C1, C2: nồng độ metyl đỏ sau khi hấp phụ lần 1 và lần 2 tương ứng (mg/l)
H1, H2: hiệu suất hấp phụ sau khi hấp phụ lần 1 và lần 2 tương ứng (mg/l)
Nhận xét: Như vậy, sau hai lần hấp phụ kết quả cho thấy cả hai VLHP đều
có khả năng tách loại metyl đỏ trong nước thải loãng. VLHP 2 cho kết quả
hấp phụ tốt hơn VLHP 1. Nếu tiến hành hấp phụ liên tiếp nhiều lần thì có thể
làm giảm hàm lượng lớn metyl đỏ trong nước thải.

Lấy 100ml của 3 mẫu nước thải cho vào 3 cốc thuỷ tinh dung tích
250ml, điều chỉnh pH của các mẫu nước thải đến 7, đem hấp phụ bằng các
VLHP chế tạo từ bã mía ở các điều kiện đã xác định được ở các thí nghiệm
trên. Lọc bỏ bã rắn đem xác định nồng độ màu còn lại trong dung dịch sau
hấp phụ lần 1.
Lấy dung dịch thu được sau hấp phụ lần 1 cho hấp phụ lần 2. Xác định
nồng độ metyl đỏ còn lại trong dung dịch sau hấp phụ lần 2.
Kết quả sau hai lần hấp phụ bằng các VLHP ở các nồng độ đầu khác
nhau được trình bày ở bảng 2.10

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

45



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

46

VLHP 1, VLHP 2 đối với metyl đỏ giảm lần lượt là:

KẾT LUẬN

VLHP 1: 83,30÷64,40%

Qua quá trình nghiên cứu và dựa trên một số kết quả thực nghiệm thu

VLHP 2: 93,40÷84,63%

được, chúng tôi rút ra một số kết luận sau:
1. Đã chế tạo được hai loại VLHP từ nguồn phụ phẩm công nghiệp là

- Dung lượng hấp phụ cực đại của VLHP 1 và VLHP 2 đối với metyl
đỏ lần lượt là 46,75mg/g; 63,00mg/g.

bã mía thông qua hai quá trình xử lý hoá học:
- Xử lý hoá học bằng fomanđehit thu được VLHP 1

4. So sánh khả năng hấp phụ của VLHP 2 với than hoạt tính CAS

- Xử lý hoá học bằng H2SO4 và NaHCO3 thu được VLHP 2

7440-44-0, ở điều kiện tối ưu của mỗi vật liệu cho thấy hiệu suất hấp phụ của

2. Đã xác định đặc điểm bề mặt của hai loại VLHP bằng kính hiển vi

VLHP 2 là khá tốt.

điện tử quét (SEM). Các kết quả nhận được cho thấy các VLHP chế tạo được
có độ xốp bề mặt lớn so với nguyên liệu, độ bền cơ học cao.
3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ metyl đỏ trong dung dịch nước của hai

5. Qua khảo sát trên 3 mẫu nước thải ở 3 cơ sở khác nhau cho thấy
có thể sử dụng các VLHP chế tạo từ bã mía để xử lý nước thải chứa các
phẩm màu.
Như vậy, bã mía qua xử lý bằng fomanđehit hoặc axit sunfuric có

loại VLHP. Kết quả thu được cho thấy:
- Độ pH tốt nhất cho sự hấp phụ của VLHP 1, VLHP 2 đối với metyl

khả năng hấp phụ metyl đỏ trong dung dịch nước với hiệu suất khá cao.
Luận văn này sẽ là cơ sở cho việc tiếp tục các hướng nghiên cứu, nhằm ứng

đỏ là 7.
- Thời gian đạt cân bằng hấp phụ của VLHP 1, VLHP 2 đối với metyl

dụng các VLHP chế tạo từ bã mía vào quá trình xử lý nguồn nước bị ô
nhiễm trong thực tế.

đỏ lần lượt là 60 phút và 90 phút.
- Khảo sát khối lượng các VLHP từ 0,2÷1,0g, khi tăng khối lượng
VLHP hiệu suất hấp phụ của VLHP 1, VLHP 2 đối với metyl đỏ tăng lần
lượt là:
VLHP 1: 53,11÷80,03%
VLHP 2: 56,90÷94,20%
- Khảo sát kích thước các VLHP (từ ≤0,02÷0,1mm) khi tăng kích thước
các VLHP hiệu suất hấp phụ giảm tương ứng là:

VLHP 1: 69,13÷60,32%
VLHP 2: 91,75÷81,78%
- Khảo sát nồng độ các dung dịch metyl đỏ ban đầu từ 48,8÷248,27
mg/l, khi tăng nồng độ các dung dịch metyl đỏ ban đầu hiệu suất hấp phụ của
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

47



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

48