Nghiên cứu tách silic đioxit (sio₂) từ vỏ trấu và ứng dụng làm vật liệu hấp phụ ion cu₂+, zn₂+ trong môi trường nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
§¹i häc ®µ n½ng

BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
NGHIÊN CỨU TÁCH SILIC ĐIOXIT (SiO2) TỪ
VỎ TRẤU VÀ ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ
ION Cu2+, Zn2+ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Mã số: Đ2011-03-20
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Lê Tự Hải

§µ N½ng, 12/2012

1


MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Với sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp, cũng như việc sử
dụng ngày càng nhiều các loại hoá chất, thuốc trừ sâu, phân bón, … đã làm cho các
nguồn nước bị ô nhiễm, nó đã tác động không nhỏ đến môi trường sinh thái cũng như
sức khoẻ con người, trong đó sự ô nhiễm các độc tố kim loại nặng và một số hợp chất
hữu cơ nhóm phenol, chất màu,… là hết sức nguy hiểm .
Do đó, nghiên cứu tách các ion kim loại nặng độc hại từ các nguồn nước bị ô
nhiễm là vấn đề quan trọng nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và thu hút sự quan tâm
của nhiều nhà khoa học. Đã có nhiều phương pháp được sử dụng như phương pháp
sinh học, kết tủa hóa học, lọc màng, hấp phụ,…. Mỗi phương pháp đều có ưu, nhược
điểm khác nhau. Trong đó, phương pháp hấp phụ tỏ ra có nhiều ưu điểm và được sử
dụng rộng rãi hơn cả bởi các ưu điểm như xử lý nhanh, dễ chế tạo thiết bị và đặc biệt

là có thể tái sử dụng vật liệu hấp phụ.
Trong phương pháp hấp phụ thì các vật liệu khoáng sét hay vật liệu biến tính từ
các phế phẩm nông nghiệp (Biomass) như tro trấu, sơ dừa, vỏ lạc, bã mía, vỏ sắn,…
được xem là các loại vật liệu hấp phụ có nhiều triển vọng.
Nước ta là một nước nông nghiệp với ngành nghề truyền thống là chuyên
canh cây lúa nước. Sản lượng lúa của nước ta đứng thứ năm trên thế giới và xuất
khẩu gạo đứng thứ hai thế giới (đứng sau Thái Lan). Trong thành phần của hạt lúa, vỏ
trấu chiếm khoảng 20% khối lượng. Vì vậy, hằng năm ngành nông nghiệp nước ta
thải ra hàng triệu tấn vỏ trấu. Lượng vỏ trấu thải vào môi trường này chưa được sử
dụng một cách có hiệu quả nên đang gây ra ô nhiễm môi trường rất nặng. Nhiều dòng
sông và kênh ở đồng bằng Nam Bộ bị tắc bởi lượng trấu thải ra từ các nhà máy xay
xát lúa gạo. Vì vậy, một số nhà khoa học tập trung nghiên cứu chế biến vỏ trấu thành
các sản phẩm có ích như ép vỏ trấu thành các thanh củi đốt. Tuy nhiên, do giá thành
chế biến còn cao nên củi đốt từ các thanh trấu vẫn chưa được phát triển ở quy mô lớn.
Ngoài ra, theo một số tài liệu và khảo sát sơ bộ chúng tôi nhận thấy trong trấu có
chứa lượng lớn SiO2 với cấu trúc xốp nên có thể được sử dụng làm vật liệu hấp phụ
các ion kim loại nặng trong nước.
Như vậy, việc nghiên cứu tách SiO2 từ vỏ trấu để ứng dụng làm vật liệu hấp phụ
ion kim loại nặng trong nước sẽ có ý nghĩa thực tiễn trong việc sử dụng một cách có
hiệu quả nguồn vỏ trấu khổng lồ, giảm thiểu khả năng gây ô nhiễm môi trường; đồng
thời tạo ra một loại vật liệu hấp phụ rẻ tiền từ nguồn nguyên liệu phế thải của cây lúa.
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
- Tìm các điều kiện tối ưu cho quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu và xây dựng
quy trình tách SiO2 từ vỏ trấu với hiệu suất cao.
- Sử dụng SiO2 tách từ vỏ trấu làm vật liệu hấp phụ ion Cu2+, Zn2+ trong nước.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng nghiên cứu:
- Vỏ trấu của các nhà máy xay xát lúa.
2

- Dung dịch Cu2+, Zn2+
3.2. Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu tách SiO2 từ vỏ trấu và ứng dụng SiO2 để hấp phụ ion Zn2+, Cu2+
trong phòng thí nghiệm.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
4.1. Xác định thành phần và một số đặc tính hóa lý của vỏ trấu, tro trấu
- Xác định thành phần của vỏ trấu
- Xác định độ ẩm của vỏ trấu
- Xác định thành phần và đặc tính hóa lý của tro trấu
- Xác định thành phần của tro trấu
- Xác định hàm lượng tro trấu
4.2. Tách SiO2 từ vỏ trấu
- Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tách SiO2 từ vỏ trấu
- Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình tách SiO2 từ vỏ trấu
- Ảnh hưởng của thời gian nung đến quá trình tách SiO2 từ vỏ trấu
- Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình tách SiO2 từ vỏ trấu
- Xác định độ tinh khiết và một số đặc tính hóa lý của silic đioxit
4.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ bể ion Cu2+, Zn2+
của SiO2
- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình hấp phụ
- Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ
- Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ
- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+, Zn2+ đến quá trình hấp phụ
4.4. Nghiên cứu quá trình hấp phụ cột ion Cu2+, Zn2+
4.5. Nghiên cứu quá trình tái hấp phụ vật liệu SiO2
4.6. Viết báo cáo và nghiệm thu đề tài
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
+ Xác định thành phần nguyên tố và độ ẩm của vỏ trấu.
+ Xác định thành phần nguyên tố và hàm lượng tro của tro trấu.

+ Tách silic đioxit từ vỏ trấu, xác định độ tinh khiết và nghiên cứu các đặc tính
hóa lý của nó: Nhiễu xạ Rơnghen (XRD), phổ hồng ngoại (IR), chụp ảnh SEM để
khảo sát hình thái và kích thước của siO2, đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ
(BET).
+ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ, ion Zn2+, Cu2+ của
silic đioxit bằng phương pháp AAS.
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
6.1. Ý nghĩa khoa học
- Cung cấp thông tin khoa học về nghiên cứu thành phần hóa học của vỏ trấu.
- Cung cấp thông tin khoa học về nghiên cứu tách SiO2 từ vỏ trấu.
- Cung cấp thông tin về ứng dụng SiO2 làm vật liệu hấp phụ ion Cu2+, Zn2+
trong dung dịch nước.
3


6.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Đề tài có ý nghĩa thực tiễn trong việc điều chế vật liệu hấp phụ từ nguồn
nguyên liệu phế phẩm của ngành nông nghiệp (Biomass) để ứng dụng trong xử lý ô
nhiễm ion kim loại nặng trong nước.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ có ý nghĩa thực tiễn trong việc sử dụng một
cách có hiệu quả nguồn vỏ trấu khổng lồ, giảm thiểu gây ô nhiễm môi trường; đồng
thời tạo ra một loại vật liệu hấp phụ rẻ tiền từ nguồn nguyên liệu phế thải của cây lúa
- Kết quả của đề tài được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên
cao học ngành Hóa học.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
Chương này trình bày:
- Tổng quan về cây lúa.
- Tổng quan về vỏ trấu và ứng dụng của vỏ trấu.
- Tổng quan về SiO2: Tính chất, điều chế, ứng dụng.

- Tổng quan về sự ô nhiễm kim loại Cu2+, Zn2+.
- Tổng quan về các phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước.
- Tổng quan về lý thuyết hấp phụ.

CHƯƠNG 2
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. DỤNG CỤ, HÓA CHẤT VÀ MÁY MÓC
2.1.1. Dụng cụ: Cốc (250ml và 500ml), phểu lọc, pipet, buret, đũa thủy tinh, giấy lọc, chén
nung, bình định mức (250ml và 500ml), bình tam giác, cối, chày đồng, rây đường kính 0,1
mm.
2.1.2. Hóa chất : Vỏ trấu lấy ở Hương Trà – Thừa Thiên Huế, dung dịch H2SO4 98% (d =
1,84 g/ml), NaOH rắn, dung dịch HCl 36% (d = 1,18 g/ml), CuSO4, ZnSO4, nước cất.
2.1.3. Máy móc : Máy đo pH, máy khuấy từ, tủ sấy, lò nung, máy điều nhiệt, cân phân tích,
máy đo AAS, máy đo BET, máy đo phổ hồng ngoại (IR), phổ nhiễu xạ (XRD)…

2.2. Pha chế hóa chất
2.2.1 Pha chế các dung dịch NaOH
2.2.2. Pha chế các dung dịch HCl
2.2.3. Pha chế các dung dịch Cu2+
2.2.4. Pha chế các dung dịch Zn2+
2.3. Xác định thành phần và một số đặc tính hóa lý của vỏ trấu, tro trấu
2.3.1. Xác định thành phần và đặc tính hóa lý của vỏ trấu
2.3.1.1. Xác định thành phần của vỏ trấu
2.3.1.2. Xác định độ ẩm của vỏ trấu
2.3.2. Xác định thành phần và đặc tính hóa lý của tro trấu
2.3.2.1. Xác định thành phần của tro trấu
4


2.3.2.2. Xác định hàm lượng tro trấu

2.4. Tách silic đioxxit từ vỏ trấu
2.4.1. Quy trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
Vỏ trấu

SiO2

1/ Rửa sạch, phơi khô
2/ Đốt
3/ Nung ở 8000C

1/ Sấy ở 1000C
2/ Nung ở 5500C
SiO2.nH2O

Tro trấu
1/ Thêm dung dịch NaOH.
2/ Đun nóng.
3/ Lọc.

Rửa bằng nước cất

Hỗn hợp dạng gel

Thêm dung dịch HCl 3M

Dung dịch

Hình 2.1. Sơ đồ tách silic đioxit từ vỏ trấu
2.4.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình tách silic đioxit (SiO2) từ vỏ trấu
2.4.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu

2.4.2.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
2.4.2.3. Ảnh hưởng của thời gian nung đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
2.4.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
2.4.3. Xác định độ tinh khiết và một số đặc tính hóa lý của silic đioxit
2.4.3.1. Xác định độ tinh khiết của silic đioxit
2.4.3.2. Xác định một số đặc tính hóa lý của silic đioxit
a) Đo phổ hồng ngoại (IR)
b) Chụp ảnh SEM
c) Đo XRD
d) Đo BET
2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+

Tính hiệu suất hấp phụ H(%) theo công thức sau:
H=

Ci − C f
Ci

× 100%

(2.1)

Tải trọng hấp phụ là lượng chất bị hấp phụ trên 1 gam chất hấp phụ rắn.
Tính tải trọng hấp phụ theo công thức sau:
q=

(C i − C f )V

(2.2)

m

Trong đó:
q là tải trọng hấp phụ (mg/g).
H là hiệu suất hấp phụ (%).
Ci là nồng độ của dung dịch trước khi hấp phụ (mg/l).
Cf là nồng độ của dung dịch sau khi hấp phụ (mg/l).
V là thể tích dung dịch đem hấp phụ (l).
5


m là khối lượng chất hấp phụ (g).
Phương trình đẳng nhiệt có dạng : q = qmax .

b.C f
1 + b.C f

(2.3)

Trong đó:
q là tải trọng hấp phụ tại thời điểm cân bằng.
q max là tải trọng hấp phụ cực đại.
b là hằng số đặc trưng cho năng lượng tương tác của chất hấp phụ và chất bị hấp
phụ.
2.6. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ cột Cu2+ và Zn2+
2.7. Nghiên cứu quá trình tái hấp phụ của vật liệu SiO2

CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. ĐỊA ĐIỂM LẤY MẪU

Vỏ trấu được lấy ở nhà máy xat xát lúa thuộc Huyện Hương Trà – Thừa Thiên
Huế.

Hình 3.1. Cánh đồng lúa ở Hương Trà – Thừa Thiên Huế
3.2. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH HÓA LÝ
CỦA VỎ TRẤU VÀ TRO TRẤU
3.2.1. Kết quả xác định thành phần và đặc tính hóa lý của vỏ trấu
3.2.1.1. Kết quả xác định thành phần của vỏ trấu

Hình 3.2. Vỏ trấu
6


Vỏ trấu được rửa sạch, phơi khô và xác định thành phần bằng phương pháp phân
tích EDX trên máy PYC 406/11 ở Viện Khoa học Vật liệu – Viện Khoa học và Công
nghệ Việt Nam. Kết quả xác định thành phần nguyên tố của vỏ trấu được trình bày ở
bảng 3.1.
Bảng 3.1. Kết quả xác định thành phần nguyên tố của vỏ trấu
Nguyên tố
Phần trăm về khối lượng
(%)
C
34,82
O

51,51

H

3,34

Na

0,06

Mg

0,13

Si

9,20

S

0,09

Cl

0,22

K

0,26

Ca

0,12

Mn

0,11

Al

0,14

Như vậy, trong vỏ trấu hàm lượng của các nguyên tố cacbon, oxi, hiđro và
silic tương đối lớn; hàm lượng của các nguyên tố khác không đáng kể.
Hàm lượng của các nguyên tố cacbon, oxi và hiđro cao điều này chứng tỏ
vỏ trấu chủ yếu chứa các chất hữu cơ (xenlulozơ và lignin). Hàm lượng
nguyên tố silic tương đối cao chiếm 9,20% (tương ứng với 19,71% SiO 2 ).
Hàm lượng silic đioxit trong vỏ trấu khá cao nên thuận lợi cho quá trình
tách SiO 2 từ vỏ trấu.
3.2.1.2. Kết quả xác định độ ẩm của vỏ trấu
Sấy mẫu ở nhiệt độ 100°C trong tủ sấy cho đến khối lượng không đổi (khoảng 5
giờ). Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 3.2.
Bảng 3.2. Kết quả xác định độ ẩm của vỏ trấu
Mẫu m1 (gam) m2 (gam) m3 (gam) N (%)
1

34,77

35,77

35,67

10,80

2

32,88

34,40

34,25

10,79

3

35,79

37,79

37,60

10,50

4

33,09

35,59

35,35

10,60

7

5

35,79

38,79

38,50

10,68

Trong đó:
m1 là khối lượng chén (gam).
m2 là khối lượng chén và vỏ trấu trước khi sấy (gam).
m3 là khối lượng chén và vỏ trấu sau khi sấy (gam).
N là hàm lượng nước hút ẩm (%).
3.2.2. Kết quả xác định thành phần và đặc tính hóa lý của tro trấu
3.2.2.1. Kết quả xác định hàm lượng tro trấu
Nung mẫu ở nhiệt độ 800°C trong lò nung cho đến khối lượng không đổi
(khoảng 5 giờ). Kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. Kết quả xác định hàm lượng tro trấu
Mẫu m1 (gam) m2 (gam) m3 (gam) Hàm lượng tro (%)
1

87,76

89,76

87,98

10,85

2

86,91

89,92

87,24

10,80

3

89,13

93,13

89,57

10,88

4

87,27

92,27

87,82

10,92

5

88,10

94,10

88,76

10,93

Trong đó:
m1 là khối lượng chén (gam).
m2 là khối lượng chén và vỏ trấu trước khi nung (gam).
m3 là khối lượng chén và tro trấu sau khi nung (gam).
Nhận xét: Hàm lượng tro trung bình được tính như sau:
(10,85 + 10,80 + 10,88 + 10,92 + 10,93) : 5 = 10,88 (%)
3.2.2.2. Kết quả xác định thành phần của tro trấu

Hình 3.3. Tro trấu
8


Lấy vỏ trấu rửa sạch, phơi khô đem đốt cháy rồi nung ở 8000C thu được tro trấu.
Đem tro trấu đi xác định thành phần của nó bằng phương pháp phân tích EDX trên
máy PYC 406/11 ở Viện Khoa học Vật liệu – Viện Khoa học và Công nghệ Việt
Nam. Kết quả xác định thành phần của tro trấu được trình bày ở bảng 3.4.
Bảng 3.4. Kết quả xác định thành phần của tro trấu

Nguyên tố
Phần trăm về khối lượng
(%)
C
1,60
O

48,69

Na

0,17

Mg

0,31

Si

45,30

S

0,05

Cl

0,19

K

2,32

Ca

0,67

Mn

0,38

Al

0,32

Từ bảng 3.3 ta thấy rằng: Trong tro trấu, hàm lượng của các nguyên tố silic và oxi
chiếm khá cao, còn hàm lượng của các nguyên tố còn lại không đáng kể.
Hàm lượng của các nguyên tố silic và oxi cao điều này chứng tỏ tro trấu
chủ yếu chứa silic đioxit (khoảng 97,07% SiO 2 ).
3.3. TÁCH SILIC ĐIOXIT TỪ VỎ TRẤU
3.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
3.3.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
Để nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tách SiO2 từ vỏ
trấu, chúng tôi đã tiến hành như quy trình đã trình bày ở hình 2.1.
Tiến hành phản ứng với 5,0 gam tro trấu trong 100 ml dung dịch NaOH có nồng
thay đổi: 2,0M, 2,5M, 3,0M, 3,5M, 4,0M, 4,5M, 5,0M, 5,5M, 6,0M ở 1000C, thời
gian nung 3,5 giờ. Kết quả thu được trình bày ở hình 3.4.

9

Khối lượng silic đioxit (gam)

5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

Nồng độ NaOH (mol/l)

Hình 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến quá trình tách SiO2 từ vỏ trấu
Hình 3.4 cho thấy, khi tăng nồng độ NaOH (từ 2,0M đến 5,0M) thì khối
lượng SiO2 thu được tăng lên nhanh; nhưng khi nồng độ NaOH từ 5,0M trở lên thì
khối lượng SiO2 thu được hầu như không đổi. Nguyên nhân là do SiO2 tan trong dung
dịch NaOH tạo Na2SiO3 và phản ứng xảy ra mạnh khi tăng nồng độ chất tham gia
phản ứng NaOH. Tuy nhiên, khi nồng độ NaOH lớn hơn 0,5 M thì lượng SiO2 thu
được tăng không đáng kể. Do đó, dung dịch NaOH có nồng độ tối ưu 5,0 M được
chọn để điều chế silic đioxit.
3.3.1.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình điều chế SiO2 từ vỏ trấu được thực
hiện trong điều kiện nhiệt độ phản ứng 1000C, thời gian nung 3,5 giờ và thể tích dung
dịch NaOH 5,0 M thay đổi: 40ml, 60ml, 80ml, 100ml, 120ml, 140ml.
Kết quả thu được trình bày ở hình 3.5.
Kết quả thu được cho thấy, khi tăng thể tích dung dịch NaOH (từ 40ml đến
100ml) thì khối lượng SiO2 thu được tăng lên nhanh, nhưng khi thể tích NaOH từ
100ml trở lên thì khối lượng SiO2 thu được hầu như không đổi. Như vậy, tỉ lệ
rắn/lỏng tối ưu là 5,0 gam tro trấu/100 ml dung dịch NaOH 5,0 M.

Khối lượng silic đioxit (gam)

5
4
3
2
1
0

40

60
80
100
120
140
Thể tích dung dịch NaOH (ml)

Hình 3.5. Ảnh hưởng tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình tách SiO2 từ vỏ trấu
10


Khối lượng silic đioxit (gam)

3.3.1.3. Ảnh hưởng của thời gian nung đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
Ảnh hưởng của thời gian nung được thay đổi từ 1,0 giờ, 1,5 giờ, 2,0 giờ, 2,5 giờ,
3,0 giờ, 3,5 giờ, 4,0 giờ, 4,5 giờ, 5,0 giờ trong điều kiện nhiệt độ phản ứng 100oC, tỉ
lệ rắn/lỏng là 5 g tro trấu/100ml NaOH 5,0M.
Kết quả thu được trình bày ở hình 3.6.
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5

0
1

1.5

2 2.5 3 3.5 4
Thời gian nung (h)

4.5

5

Khối lượng silic đioxit (gam)

Hình 3.6. Ảnh hưởng của thời gian nung đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
Hình 3.6 cho thấy, khi tăng thời gian nung (từ 1,0 giờ đến 4,0 giờ) thì
khối lượng SiO2 thu được tăng lên nhanh nhưng khi thời gian nung từ 4,0 giờ trở đi thì
khối lượng SiO2 thu được hầu như không đổi. Vì vậy, thời gian nung tối ưu để điều
chế SiO2 từ tro trấu là 4,0 giờ
3.3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hiệu suất điều chế SiO2 từ tro trấu được khảo
sát trong điều tỉ lệ rắn/lỏng là 5 g tro trấu/100ml NaOH 5,0M, thời gian 4 giờ.
Kết quả thu được trình bày ở hình 3.7.
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2

1.5
1
0.5
0
80

85

90
95
100 105
Nhiệt độ nung (độ C)

110

Hình 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình tách silic đioxit từ vỏ trấu
Hình 3.7 cho thấy, khi tăng nhiệt độ nung (từ 80 0 C đến 100 0 C) thì khối
lượng SiO2 thu được tăng lên nhanh nhưng khi nhiệt độ nung từ 1000C trở lên thì khối
lượng SiO2 thu được hầu như không đổi. Vì vậy, nhiệt độ nung tối ưu để điều chế
SiO2 từ tro trấu là 1000C.
3.3.2. Kết quả xác định độ tinh khiết và một số đặc tính hóa lý của silic đioxit
3.3.2.1. Kết quả xác định độ tinh khiết của silic đioxit
11


Silic đioxit tách được từ vỏ trấu được xác định độ tinh khiết bằng phương pháp
phân tích EDX của PYC 406/11 ở Viện Khoa Học Vật Liệu – Viện Khoa Học Công
Nghệ Việt Nam. Kết quả xác định độ tinh khiết của SiO2 được trình bày ở bảng 3.9.
Bảng 3.9. Kết quả xác định độ tinh khiết của SiO2
Nguyên tố

Phần trăm về khối lượng
(%)
C
0,06
O

53,25

Si

46,59

Na

0,04

Cl

0,06

Từ bảng 3.9 cho thấy, trong mẫu silic đioxit, hàm lượng của các nguyên tố silic và
oxi chiếm khá cao, còn hàm lượng của các nguyên tố còn lại không đáng kể. Hàm lượng
của các nguyên tố silic và oxi cao điều này chứng tỏ mẫu silic đioxit tách được
từ vỏ trấu có độ tinh khiết cao (silic đioxit chiếm khoảng 99,84% về khối
lượng).
Như vậy, silic đioxit tách từ vỏ trấu có độ tinh khiết cao (99,84%), có thể dùng
làm chất phụ gia trong xi măng, cao su, dùng làm chất hút ẩm, chất hấp phụ,...

Hình 3.8. Silic đioxit tách từ vỏ trấu
3.3.2.2. Kết quả xác định một số đặc tính hóa lý của silic đioxit

a) Kết quả đo phổ hồng ngoại (IR)

12


Đo phổ hồng ngoại của mẫu silic đioxit trên quang phổ kế hồng ngoại GX –
PerkinElmer – USA tại trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Hà Nội. Phổ hồng ngoại
của SiO2 được trình bày ở hình 3.9.
0.54
1104

0.52
0.50
0.48
0.46
0.44
0.42
0.40
A
0.38
0.36
0.34
0.32

478
3444

803

0.30

0.28
0.26
0.24
0.22
0.200
4000.0

3600

3200

2800

2400

2000

1800
1600
cm-1

1400

1200

1000

800

600

400.0

Hình 3.9. Phổ hồng ngoại (IR) của silic đioxit
Phổ IR cho thấy xuất hiện các píc đặc trưng ở 3444 cm-1, 1104 cm-1, 803 cm-1 và
478 cm-1. Trong đó píc ở 3444 cm-1 đặc trưng cho dao động kéo căng nhóm O-H gắn
trong nhóm silanol tự do (Si-O-H). Píc ở 1104 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị
của nhóm siloxan (Si-O-Si). Píc ở 803 cm-1 đặc trưng cho dao động của cả nhóm
SiOH. Píc ở 478 cm-1 đặc trưng cho dao động biến dạng góc trong nhóm siloxan (SiO-Si).
b) Kết quả chụp ảnh SEM
Chụp ảnh SEM của mẫu silic đioxit ở Viện Khoa Học Vật Liệu – Viện Khoa
Học Công Nghệ Việt Nam. Ảnh SEM của SiO2 được trình bày ở hình 3.10.

Hình 3.10. Ảnh SEM của silic đioxit
13


Ảnh SEM cho thấy, silic đioxit tách từ vỏ trấu có cấu trúc xốp cao có thể dùng
làm chất hấp phụ tốt.
c) Kết quả đo XRD
Đo XRD của mẫu silic đioxit ở Khoa Hóa – Trường Đại Học Khoa Học Tự
Nhiên, Hà Nội. Kết quả XRD được trình bày ở hình 3.11.
F a c u l t y o f C h e m is t r y , H U S , V N U , D 8 A D V A N C E - B r u k e r - M a u S i O 2
13 0

12 0

11 0

10 0

90

Lin (Cps)

80

70

60

50

40

30

20

10

0
10

20

30

40

50

60

70

2 - T h e ta - S c a le
F ile : B i n h D N m a u S iO 2 . ra w - T y p e : L o c k e d C o u p le d - S t a r t : 1 0 .0 0 0 ° - E n d : 7 0 . 0 0 0 ° - S t e p : 0 .0 3 0 ° - S t e p t i m e : 1 . s - T e m p . : 2 5 ° C (R o o m ) - T i m e S t a r t e d : 1 2 s - 2 -T h e t a : 1 0 .0 0 0 ° - T h e t a : 5 . 0 0 0 ° - C h i: 0 . 0

Hình 3.11. Giản đồ XRD của silic đioxit
Phổ XRD cho thấy chỉ có một píc xuất hiện ở góc 2θ bằng 220 nhưng cường
độ rất thấp (<100cps), nên có thể khẳng định rằng silic đioxit điều chế từ vỏ trấu tồn
tại ở dạng vô định hình.
d) Kết quả đo BET
Kết quả đo BET của mẫu silic đioxit tại trường Đại Học Bách Khoa, Hà Nội.
Kết quả đo BET được trình bày ở hình 3.12

Hình 3.12. Giản đồ BET của silic đioxit
Silic đioxit có diện tích bề mặt riêng BET là 108,96 m2/g, đường kính mao quản
trung bình 311,21 A0. Diện tích bề mặt riêng và đường kính trung bình của silic
đioxit là khá lớn nên thuận lợi cho quá trình hấp phụ
3.4. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ BỂ CỦA SILIC ĐIOXXIT ĐỐI
VỚI ION Cu2+, Zn2+
3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian khuấy đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và
Zn2+
14


Lấy vào mỗi cốc 100ml dung dịch của Cu2+ và Zn2+ nồng độ 20mg/l, pH = 6,0.
Cho vào mỗi cốc 1,0 gam silic đioxit. Khuấy đều trên máy khuấy từ ở nhiệt độ phòng

(khoảng 30oC) trong các khoảng thời gian là 50 phút, 100 phút, 150 phút, 200 phút,
250 phút. Kết quả ảnh hưởng của thời gian khuấy đến tải trọng và hiệu suất hấp phụ
ion Cu2+, Zn2+ trên SiO2 được trình bày ở hình 3.13 và 3.14.
Tải trọng hấp phụ (mg/g)

1.9
1.8
1.7
Tải trọng Cu

1.6

Tải trọng Zn

1.5
1.4
1.3
0

50

100

150

200

250

300

Thời gian khuấy (phút)

Hình 3.13. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+

Hiệu suất hấp phụ (%)

95
90
85
Hiệu suất Cu
80

Hiệu suất Zn

75
70
65
0

50

100

150

200

250

300

Thời gian khuấy (phút)

Hình 3.14. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+
Hình 3.13, 3.14 cho thấy, khi thời gian khuấy tăng lên từ 50 phút đến 150 thì
tải trọng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ tăng lên nhanh và gần như là tuyến tính. Đến
thời gian khuấy là 150 phút trở đi thì tải trọng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ tăng lên
không đáng kể. Do đó, thời gian khuấy là 150 phút đối với cả 2 ion Cu2+ và Zn2+
được chọn cho các thí nghiệm tiếp theo.
3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+
Ảnh hưởng của pH dung dịch đến quá trình hấp phụ Cu2+, Zn2+ được khảo sát
trong vùng pH = 2,0 ÷ 9,0 với điều kiện: nồng độ Cu2+, Zn2+ 20 mg/l, khối lượng
SiO2 1,0 g/100 ml dung dịch, nhiệt độ 30oC, thời gian khuấy 150 phút. Kết quả thu
được thể hiện ở hình 3.15 và 3.16.

15


Tải trọng hấp phụ q (mg/g)

2
1.8
1.6
Tải trọng Cu

1.4

Tải trọng Zn

1.2
1
0.8
0

2

4

6

8

10

pH dung dịch

Hình 3.15. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+

Hiệu suất hấp phụ (%)

100
90
80
70
Hiệu suất Cu

60

Hiệu suất Zn

50
40
30
20
0

2

4

6

8

10

pH dung dịch

Hình 3.16. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+
Trong vùng pH = 2,0 ÷ 7,0 hiệu suất và tải trọng quá trình hấp phụ tăng khi pH
tăng và giảm nhẹ ở pH > 7,0. Nguyên nhân ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ
Cu2+ và Zn2+ trên SiO2 được giải thích là do sự hấp phụ cạnh tranh của H+ và sự tích
điện dương trên bề mặt SiO2 ở vùng pH thấp; còn ở vùng pH > 7,0 đã có xuất hiện
kết tủa dạng hidroxit nên hiệu suất hấp phụ giảm. Vì vậy, dung dịch có pH = 7,0
được chọn cho quá trình tách Cu2+ và Zn2+.
3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ rắn – lỏng đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và
Zn2+
Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng SiO2/thể tích dung dịch được khảo sát trong
điều kiện: nồng độ Cu2+, Zn2+ 20 mg/l, pH = 7,0, thời gian khuấy 150 phút, nhiệt độ

30oC. Tỉ lệ khối lượng SiO2/thể tích dung dịch thay đổi từ 0,4 ÷ 3,0 g/100 ml. Kết quả
sự phụ thuộc của hiệu suất và tải trọng hấp phụ Cu2+, Zn2+ vào tỉ lệ khối lượng SiO2
được thể hiện ở hình 3.17, 3.18.
Tải trọng hấp phụ (mg/g)

4.5
4
3.5
3
2.5

Tải trọng Cu

2

Tải trọng Zn

1.5
1
0.5
0
0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Khối lượng Silicđioxit (gam)

Hình 3.17. Ảnh hưởng của khối lượng SiO2 đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+

16


100

Hiệu suất hấp phụ (%)

95
90
85

Hiệu suất Cu
Hiệu suât Zn

80
75
70
65
0

1

2

3

4

5

6

Khối lương Silic đioxit (gam)

Hình 3.18. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn lỏng đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+
Kết quả cho thấy, hiệu suất hấp phụ tăng khi tỉ lệ khối lượng SiO2/thể tích
dung dịch tăng từ 0,4g đến 1,6 g/ 100 ml. Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng nồng độ SiO2
thì hiệu suất hấp phụ tăng không đáng kể, trong khi đó tải trọng hấp phụ lại giảm
mạnh. Vì vậy, tỉ lệ khối lượng SiO2/thể tích dung dịch cho hấp phụ Cu2+ là 1,6 g/ 100
ml và hấp phu Zn2+ là 2,0g/100 ml.
3.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ và Zn2+ đến quá trình hấp phụ bể
Hình 3.19, 3.20 trình bày kết quả ảnh hưởng của nồng độ Cu2+, Zn2+ đến quá
trình hấp phụ ở điều kiện: thời gian khuấy 150 phút, nồng độ SiO2 1,6 g/ 100 ml cho
hấp phụ Cu2+ và 2,0 g/100 ml cho hấp phụ Zn2+, nhiệt độ 30oC. Nồng độ Cu2+ thay
đổi từ 5,0 ÷ 30,0 mg/l.
2
1.8

Tải trọnghấpphụ(mg/g)

1.6
1.4
1.2
Tải trọng Cu

1

Tải trọng Zn

0.8
0.6
0.4
0.2
0
0

5

10

15

20

25

30

35

Nồng độ ion kiam loạ i (mg/l)

Hình 3.19. Ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ và Zn2+ đến tải trọng hấp phụ bể Cu2+
và Zn2+

Hiệu suất hấp phụ (%)

101
100
99
98
Hiệu suất Cu

97

Hiệu suất Zn

96
95
94
93
0

5

10

15

20

25

30

35

Nồng độ ion kim loại (mol/l)

Hình 3.20. Ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ và Zn2+ đến tải trọng hấp phụ bể
17


Hình 3.19, 3.20 cho thấy, khi nồng độ Cu2+ và Zn2+ tăng lên thì tải trọng hấp
phụ tăng lên một cách gần như tuyến tính và hiệu suất hấp phụ giảm.
3.5. PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ
Trong quá trình hấp phụ, việc xây dựng phương trình đẳng nhiệt hấp phụ cho
phép đánh giá, mô tả bản chất quá trình hấp phụ, tìm ra được điều kiện tối ưu cho
việc sử dụng chất hấp phụ.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir được sử dụng để đánh giá khả năng
hấp phụ ion Cu2+, Zn2+ trên vật liệu silic đioxit. Phương trình này giả thiết rằng sự
hấp phụ chỉ xảy ra đơn lớp trên bề mặt và tại những vị trí nhất định trên bề mặt vật
hấp phụ; ái lực hấp phụ của tất cả các tâm hấp phụ là hoàn toàn như nhau.
Kết quả được trình bày trong hình 3.21.
1.4

Đại lượng hấp phụ Cf/q (g/l)

1.2

y = 0.5477x + 0.2113
R2 = 0.9443

1

Cf/q (Cu)

0.8

Cf/q (Zn)

y = 0.5596x + 0.1207
R2 = 0.9563

0.6

Linear (Cf/q (Zn))
Linear (Cf/q (Cu))

0.4
0.2
0
0

0.5

1

1.5

2

Nồng độ ion kim loại còn lại Cf (mg/l)

Hình 3.21. Dạng tuyến tính của phương trình Langmuir đối với ion Cu2+ và Zn2+
trong hấp phụ bể
Kết quả ở hình 3.21 cho thấy, đại lượng hấp phụ Cf/q của Cu2+ và Zn2+ trên
silic đioxit trong hấp phụ bể tăng dần theo chiều tăng nồng độ đầu của ion kim loại.
Dựa vào phương trình đẳng nhiệt: y = 0,5596x + 0,1207 ta tính được tải trọng hấp
phụ cực đại Cu2+ của silic đioxit trong hấp phụ bể là qmax = 1,787 (mg/g) và ái lực hấp
phụ b = 4,636 và dựa vào phương trình đẳng nhiệt: y = 0,5477x + 0,2113 ta tính được
tải trọng hấp phụ cực đại Zn2+ của silic đioxit trong hấp phụ bể là qmax = 1,826 (mg/g)
và ái lực hấp phụ b = 2,592. Như vậy, tải trọng hấp phụ cực đại Cu2+ và Zn2+ của silic
đioxit trong hấp phụ bể tương đối cao và ái lực hấp phụ mạnh.
3.6. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỘT CỦA SILIC ĐIOXXIT ĐỐI
VỚI ION Cu2+, Zn2+
3.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến quá trình hấp phụ cột Cu2+ và Zn2+
Cột nhồi dùng cho hấp phụ ion Cu2+ được nhồi 1,6 gam Silic đioxit (tỉ lệ rắn
lỏng tối ưu trong hấp phụ bể) và cột nhồi dung cho hấp phụ Zn2+ được nhồi 2 gam
Silic đioxit (tỉ lệ rắn lỏng tối ưu trong hấp phụ bể) .

18


Hình 3.22. Cột nhồi Silic đioxit trong hấp phụ cột
Cho 100ml dung dịch Cu2+ và Zn2+ nồng độ 20mg/l, pH bằng 7,00 (là pH tối
ưu trong hấp phụ bể) chảy qua cột nhồi Silic đioxit với tốc độ dòng lần lượt là
2,00ml/ph; 1,00ml/ph; 0,67ml/ph; 0,50ml/ph; 0,40 ml/phút (tương ứng với thời gian
khuấy 100ml dung dịch ion kim loại trong hấp phụ bể), hứng lấy dung dịch thu được
trong bình tam giác 250ml rồi đem xác đinh nồng độ.

Hiệu suất hấp phụ được thể hiện trong đồ thị hình 3.22.
Hiệu suất hấp phụ (%)

99.8
99.6
99.4
99.2
H(%) Cu

99

H(%) Zn

98.8
98.6
98.4
98.2
0

0.5

1

1.5

2

2.5

Vận tốc dòng (ml/ph)

Hình 3.22. Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến quá trình hấp phụ cột Cu2+ và Zn2+
Hình 3.22 cho thấy, khi tốc độ dòng chảy tăng lên thì hiệu suất hấp phụ giảm
xuống. Ở tốc độ dòng 0,67ml/ph và nhỏ hơn thì hiệu suất hấp phụ tăng lên nhẹ. Như
vậy chúng tôi chọn tốc độ dòng chảy là 0,67ml/ph cho các quá trình hấp phụ cột tiếp
theo.
3.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ và Zn2+ đến quá trình hấp phụ
cột
Nhồi cột tương tự như đã trình bày trên.
Cho 100ml dung dịch Cu2+ và Zn2+ nồng độ lần lượt là 5mg/l; 10mg/l; 15mg/l;
20mg/l; 25mg/l; 30mg/l có pH bằng 7,00 (là pH tối ưu trong hấp phụ bể) chảy qua
cột nhồi Silic đioxit với tốc độ dòng 0,67ml/ph là tốc độ dòng tối ưu, hứng lấy dung
dịch thu được trong bình tam giác 250ml rồi đem xác đinh nồng độ Cu2+ và Zn2+ .
Hiệu suất hấp phụ và tải trọng hấp phụ được thể hiện trong đồ thị hình 3.23 và
3.24.

19


Hiệu suất hấp phụ (%)

99.9
99.8
99.7
99.6
H (%) Cu

99.5

H (%) Zn

99.4
99.3
99.2
99.1
0

5

10

15

20

25

30

35

Nồng độ ion kim loại (mg/l)

Hình 3.23. Ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ và Zn2+ đến hiệu suất hấp phụ cột

Tải trọng hấp phụ (mg/g)

2
1.8
1.6

1.4
1.2

Tải trọng Cu

1

Tải trọng Zn

0.8
0.6
0.4
0.2
0
0

5

10

15

20

25

30

35

Nồng độ ion kim loại (mg/l)

Hình 3.24. Ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ và Zn2+ đến tải trọng hấp phụ cột
Đồ thị hình 3.23, 3.24 cho thấy, khi nồng độ Cu2+ và Zn2+ tăng lên thì tải trọng
hấp phụ tăng lên một cách gần như tuyến tính và hiệu suất hấp phụ giảm nhẹ.
Từ kết quả trên, xác định tải trọng hấp phụ cực đại.
y = 0.5383x + 0.0312
R2 = 0.9836

Đại lượnghấpphụCf/q(g/l)

0.18
0.16
0.14
0.12

Cf/q (g/l) Cu

0.1

Cf/q (g/l) Zn

y = 0.3932x + 0.0407
R2 = 0.9883

0.08

Linear (Cf/q (g/l) Zn)
Linear (Cf/q (g/l) Cu)

0.06
0.04
0.02
0
0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Nồng độ ion kim loại còn lại Cf (mg/l)

Hình 3.25. Dạng tuyến tính của phương trình Langmuir đối với ion Cu2+ và Zn2+
trong hấp phụ cột
Dựa vào phương trình đẳng nhiệt: y = 0,3932x + 0,0407 ta tính được tải trọng
hấp phụ cực đại Cu2+ của silic đioxit trong hấp phụ cột là qmax = 2,543 (mg/g) và ái
lực hấp phụ b = 9,662 và dựa vào phương trình đẳng nhiệt: y = 0,5383x + 0,0312 ta
tính được tải trọng hấp phụ cực đại Zn2+ của silic đioxit trong hấp phụ cột là qmax =
1,858 (mg/g) và ái lực hấp phụ b = 17,250. Như vậy, tải trọng hấp phụ cực đại Cu2+
và Zn2+ của silic đioxit trong hấp phụ cột khá cao và ái lực hấp phụ mạnh.
3.7. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÁI HẤP PHỤ CỦA SILIC ĐIOXIT
20

Lấy vào mỗi cốc 100ml Cu2+ và Zn2+ nồng độ 20mg/l. Điều chỉnh pH bằng
7,00 (pH tối ưu). Cho vào mỗi cốc 1,6 gam silic đioxit đối với dung dịch Cu2+ và 2,0
gam Silic đioxit đối với dung dịch Zn2+. Khuấy trên máy khuấy từ ở nhiệt độ phòng
trong khoảng thời gian là 150 phút (thời gian khuấy tối ưu). Lọc lấy nước lọc rồi xác
định nồng độ ion. Phần rắn còn lại đem giải hấp bằng HCl 4M, thời gian khuấy là 150
phút (bằng thời gian hấp phụ), lọc lấy phần rắn và rửa bằng nước cất đến môi trường
trung tính và tiếp tục đem hấp phụ lần 2 và lần 3 theo những thao tác như trên ta được
kết quả thể hiện trong đồ thị hình 3.26 và 3.27.
Tải trọng hấp phụ (mg/g)

1.25
1.2
1.15
1.1
1.05

Tải trọng Cu

1

Tải trọng Zn

0.95
0.9
0.85
0.8
0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Số lần hấp phụ

Hình 3.26. Kết quả tải trọng hấp phụ trong tái hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+ của
Silic đioxit

Hiệu suất hấp phụ (%)

100
98
96
94

H (%) Cu

92

Zn (%) Zn

90
88
86
0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Số lần hấp phụ

Hình 3.27. Kết quả hiệu suất hấp phụ trong tái hấp phụ bể Cu2+ và Zn2+ của SiO2
Như vậy, khi tái sử dụng Silic đioxit thì tải trọng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ
giảm xuống. Tuy nhiên với lần 2, lần 3 thì hiệu suất vẫn cao nên có thể coi Silic
đioxit là một vật liệu hấp phụ tốt và có thể tái sử dụng nhiều lần.

KẾT LUẬN
Qua nghiên cứu đề tài, chúng tôi đã thu được một số kết luận sau:

1- Hàm lượng nguyên tố silic trong vỏ trấu tương đối cao 9,20% (tương
ứng với 19,71% SiO 2 ), nên thuận lợi cho quá trình điều chế SiO 2 từ vỏ trấu.
Trong tro trấu hàm lượng SiO 2 97,07%.
2- Điều kiện tối ưu để điều chế silic đioxit từ tro trấu: nồng độ NaOH 5,0 M; tỉ
lệ rắn/lỏng: 1 gam tro trấu/20 ml dung dịch NaOH 5,0 M; thời gian nung 4 giờ; nhiệt
độ nung 1000C.
21


3- SiO2 điều chế từ vỏ trấu có độ tinh khiết 99,84%, cấu trúc vô định hình, độ
xốp cao, diện tích bề mặt riêng BET 108,96 m2/g, đường kính mao quản trung bình
311,21 A0.
4- Xác định được ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình hấp phụ bể Cu2+ và
Zn2+
- Đối với quá trình hấp phụ bể Cu2+: thời gian khuấy tối ưu là 150 phút; pH tối
ưu là 7,00; tỉ lệ rắn lỏng tối ưu là 1,6 gam SiO2/100ml dung dịch Cu2+ 20mg/l với
hiệu suất hấp phụ là 95,43 (%). Tải trọng hấp phụ cực đại ion Cu2+ của silic đioxit
trong hấp phụ bể là qmax = 1,787 (mg/g) và ái lực hấp phụ b = 4,636.
- Đối với quá trình hấp phụ bể Zn2+: thời gian khuấy tối ưu là 150 phút; pH tối
ưu là 7,00; tỉ lệ rắn lỏng tối ưu là 2 gam SiO2/100ml dung dịch Zn2+ 20mg/l với hiệu
suất hấp phụ là 97,88 (%). Tải trọng hấp phụ cực đại Zn2+ của silic đioxit trong hấp
phụ bể là qmax = 1,826 (mg/g) và ái lực hấp phụ b = 2,592.
5- Xác định được ảnh hưởng của các điều kiện đến quá trình hấp phụ cột Cu2+
và Zn2+
+ Đối với quá trình hấp phụ cột Cu2+ thì vận tốc dòng tối ưu là 0,67ml/phút, pH
=7,00; nồng độ dung dịch Cu2+, hiệu suất hấp phụ là 99,48 (%). Tải trọng hấp phụ
cực đại qmax = 2,543 và ái lực hấp phụ b = 9,662.
+ Đối với quá trình hấp phụ cột Zn2+ thì vận tốc dòng tối ưu là 0,67ml/phút, pH
= 7,00; nồng độ dung dịch Zn2+, hiệu suất hấp phụ là 99,69 (%). Tải trọng hấp phụ
cực đại qmax = 1,858 và ái lực hấp phụ b = 17,250.

6- Khả năng tái hấp phụ của Silic đioxit đối với các ion kim loại Cu2+ và Zn2+
là rất cao, có thể tái sử dụng vật liệu này nhiều lần.

22


CÁC KẾT QUẢ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI
1- Lê Tự Hải, Nguyễn Văn Bỉnh (2012), Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố
đến quá trình điều chế SiO2 từ vỏ trấu, Tạp chí Khoa học và Giáo dục, Trường
Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, 4(03), 8-15.
2- Lê Tự Hải, Trần Văn Đức, Nghiên cứu tách ion Cu2+, Zn2+ trong dung dịch
nước bằng vật liệu SiO2 điều chế từ vỏ trấu, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Đại
học Đà Nẵng lần thứ 5 – 2012. (Bài đang gửi đăng ở Tạp chí Khoa học và
Công nghệ Đại học Đà Nẵng).

23