Nghiên cứu ảnh hưởng của sóng siêu âm đến quá trình biến tính than hoạt tính bằng axit sulfuric (Khóa luận tốt nghiệp)

B

GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG

-------------------------------

ISO 9001:2008

KHÓA LU N T T NGHI P
NGÀNH: K THU

Sinh viên
Gi

NG

: Tr n Ng c Ánh
ng d n: TS.Võ Hoàng Tùng

H I PHÒNG - 2016


B

GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG
-----------------------------------

NGHIÊN C U
NG C
N
QUÁ TRÌNH BI N TÍNH THAN HO T TÍNH B NG
AXIT SULFURIC

KHÓA LU N T T NGHI

I H C H CHÍNH QUY

NGÀNH: K THU

Sinh viên
Gi

NG

: Tr n Ng c Ánh
ng d n: TS. Võ Hoàng Tùng

H I PHÒNG - 2016


B

GIÁO D

O

I H C DÂN L P H I PHÒNG

--------------------------------------

NHI M V

TÀI T T NGHI P

Sinh viên: Tr n Ng c Ánh

Mã SV:1212301008

L p: MT1601

Ngành:K thu

tài:

Nghiên c u

ng c

tính than ho t tính b ng axit sulfuric

ng

n quá trình bi n


NHI M V

TÀI

1. N i dung và các yêu c u c n gi i quy t trong nhi m v

tài t t nghi p

(v lý lu n, th c ti n, các s li u c n tính toán và các b n v ).
- Bi n tính than ho t tính thành v t li u h p ph các cation Fe3+ và Mn2+
c.
- Kh o sát s bi

i di n tích b m t riêng và t ng s tâm axit c a than

sau bi n tính b

ng c a sóng siêu âm.

- Các y u t
n kh

ng (th i gian, di n tích b m t riêng, t ng s tâm axit)
p ph c a than.

2. Các s li u c n thi

thi t k , tính toán.

- T ng s tâm axit trên b m t than.
- Di n tích b m t riêng
- N

Fe3+ và Mn2+ trong dung d ch sau h p ph .

- T i tr ng h p ph , hi u su t h p ph .

3.

m th c hi n nhi m v t t nghi p.
Phòng F203

ân l p H i Phòng


CÁN B

NG D

TÀI T T NGHI P

ng d n th nh t:
H và tên: Võ Hoàng Tùng
H c hàm, h c v : Ti
p H i Phòng
N

ng d n:Toàn b khóa lu n

............................................................................................................................

ng d n th hai:
H và tên:...........................................................................................................

H c hàm, h c v :................................................................................................
.................................................................................
N

ng d n:..........................................................................................

tài t t nghi

c giao ng

Yêu c u ph

c

n nhi m v

mv

Sinh viên

ng d n

H i Phòng,
Hi

ng

Tr n H u Ngh

PH N NH N XÉT C A CÁN B

NG D N

1. Tinh th
c
tài t t nghi p:
tài t t nghi p, sinh viên th hi
tích c c,
, ch
ng trong công vi c.
- Có tinh th n nghiên c
có t ch
phát tri n thêm

...
2.

.
ng c a khóa lu n (so v i n i dung yêu c
ra
t lý lu n, th c ti n, tính toán s

trong nhi m v
li
- Ch
ng khóa lu n t t, có tính m
cao
- Khóa lu
u, th hi

- S li u th c nghi
u ch
h cm i

m c a cán b

ng khoa h
c tính khoa h c, logic
c nh ng lu
m khoa

ng d n (ghi b ng c s và ch ):

m)
H
Cán b

i

ng d n

(Ký và ghi rõ h tên)

TS. Võ Hoàng Tùng

i


L ic
hoàn thành t

c bài khóa lu n t t nghi p này,em xin g i l i c m

i TS.

tài và nhi

em,cho em nh ng ki n th c quý báu trong quá trình nghiên c u.
Em xin c
h c Dân l p H

y cô trong khoa K thu t Môi

ng

u ki n t t nh t t i phòng thí nghi

i
em

hoàn thành t t trong quá trình làm th c nghi m.
C
nghi m khoa M

n các b n sinh viên làm vi c trong phòng thí
tôi trong quá trình th c nghi m.

Ngoài s n l c tìm tòi, nghiên c u c a b n thân, nh s
nh

c a

c bi t là các th y cô, các b n sinh viên khoa K

thu

t ph n không nh trong nghiên c u này.
Em xin chân thành c
H
Sinh viên

Tr n Ng c Ánh


M CL C
L IM

U ...................................................................................................... 1
T NG QUAN ................................................................................. 2

1.1. Kim lo i n ng và

i 2

ng c

1.1.1. Kim lo i n ng ........................................................................................... 2
1.1.2. Ô nhi
c do kim lo i n ng và m t s ngu n gây ô nhi m
kim lo i n ng ........................................................................................................ 2

1.1.3.

ng c a kim lo i n

i............... 6

lý ngu

c b ô nhi m kim lo i n ng.............. 8

1.2.
1.2.1.

c............................................................................. 8

1.2.2.

................................................................................. 8

1.3. Gi i thi u v t li u h p ph - Than ho
n tính
than ho t tính..................................................................................................... 13
1.3.1. Gi i thi u v t li u h p ph .................................................................... 13
1.3.1.1. Than ho t tính ....................................................................................... 13
1.3.1.2. C u trúc b m t than ho t tính .............................................................. 14
1.3.1.3. Nhóm cacbon

ôxy trên b m t than và

ng c a nó................. 16

n tính than ho t tính ................................ 17

1.3.2. Gi i thi

1.3.2.1. Bi n tính than ho t tính b ng axit sulfuric............................................ 17
1.3.2.2. Sóng siêu âm và

ng c

n quá trình h p ph .................. 18

C NGHI M............................................................................ 20
2.1.

ng nghiên c u................................................................................ 20

2.2. M c tiêu nghiên c u.................................................................................. 20
2.3. D ng c thi t b , hóa ch t c n thi t cho nghiên c u.............................. 20
2.3.1. D ng c thi t b , hóa ch t ..................................................................... 20
2.3.2. Chu n b dung d ch thí nghi m............................................................. 21
u.......................................................................... 22

2.4.

nh các ion trong dung d ch .................................. 22

2.4.1.
2.4.1.1.

nh n

S t............................................................................ 22

2.4.1.2.

nh n

Mangan.................................................................... 23

2.4.2.

lý than ho t tính ........................................................ 25


2.4.3. Kh o sát kh
p ph c a than nguyên li u và các m u than sau
x lý ................................................................................................................. 26
2.4.3.1.

nh hi u su t h p ph c a than trong tr

................... 26

2.4.3.2.

nh hi u su t h p ph c a than trong tr

ng ................. 27

2.4.4. Kh o sát các y u t
n kh
p ph c a
các m u than ...................................................................................................... 28
2.4.4.1.

nh di n tích b m t c a than....................................................... 28

2.4.4.2.

nh t ng s tâm axit trên b m t than .......................................... 28

2.4.4.3.

ng t i tr ng h p ph

n kh

p ph c a các m u than28

T QU VÀ TH O LU N ....................................................... 30
3.1. Kh o sát các y u t
n kh
p ph c a
các m u than ...................................................................................................... 30
3.1.1.

nh di n tích b m t c a than....................................................... 30

3.1.2.

nh t ng s tâm axit trên b m t than.......................................... 31

3.2. Kh o sát kh

p ph c a các m u than ...................................... 34

3.2.1. Kh o sát
than trong tr

ng c a t i tr ng h p ph
n kh
p ph
.................................................................................. 34

3.2.1.1. Kh o sát

ng c a t i tr ng h p ph

n kh

p ph S t . 34

3.2.1.2. Kh o sát
ng c a t i tr ng h p ph
n kh
p ph
Mangan ............................................................................................................... 36
3.2.2. Kh o sát
trong tr

ng c a th
n kh
p ph c a than
ng ......................................................................................... 39

3.2.2.1. Kh o sát

ng c a th

n kh

p ph S t .............. 39

3.2.2.2. Kh o sát

ng c a th

n kh

p ph Mangan ...... 41

K T LU N ........................................................................................................ 45
TÀI LI U THAM KH O ................................................................................ 46


DANH M C B NG
B ng 1.1: Thông s k thu t c a than ho t tính.................................................. 13
B ng 2.1: D ng c thi t b c n thi t cho nghiên c u.......................................... 20
B ng 2.2: Danh m c các hóa ch t c n thi t cho nghiên c u .............................. 21

B ng 2.3: K t qu

ng chu n S t ..................................... 23

B ng 2.4: K t qu

ng chu n Mangan ............................. 24

B ng 3.1: S li u di n tích b m t riêng các m u than....................................... 30
B ng 3.2: T ng s tâm axit trên b m t than ôxi hóa ......................................... 32
B ng 3.3: K t qu sau quá trình h p ph S t c a các m u than trong tr ng thái
....................................................................................................................... 34
B ng 3.4: K t qu sau quá trình h p ph Mangan c a các m u than trong
tr
...................................................................................................... 37
B ng 3.5: K t qu sau quá trình h p ph S t c a các m u than trong tr ng thái
ng ..................................................................................................................... 40
B ng 3.6:K t qu sau quá trình h p ph Mangan c a các m u than trong tr ng
ng .............................................................................................................. 42


DANH M C HÌNH
th
th
th

ng nhi t h p ph Langmuir....................................... 12
nh h ng s

ng nhi t h p ph Langmuir 12

ng th ng BET..................................................................... 16
ng chu

nh n

S t............................... 23

ng chu

nh n

Mangan....................... 25

Hình 3.1:
ng c a th
i di n tích
b m t riêng. ........................................................................................................ 30
Hình 3.2:
ng c a th
n t ng s tâm axit trên b m t
than ...................................................................................................................... 32
Hình 3.3: T i tr ng h p ph S t l n nh t trong tr

.......................... 36

Hình 3.4: T i tr ng h p ph Mangan l n nh t c a m i m u than
tr
...................................................................................................... 38
Hình 3.5:

ng c a th
n kh
h p ph Fe3+ trong
tr
ng..................................................................................................... 41
Hình 3.6:
ng c a th
n kh
p ph Mn2+ trong tr ng thái
ng ..................................................................................................................... 43


L IM

U

c là ngu n tài nguyên vô t n và nhu c u thi t y u trong s s ng h ng
ngày, song ngu

c s ch ngày càng khan hi m vì tình hình ô nhi m ngu n

c nói chung và ngu
là v

c sinh ho t nói riêng b i các cation kim lo i n ng

toàn xã h i quan tâm khi nhu c u v ch

ng cu c s ng ngày càng

cao.
Hi

ng ô nhi m kim lo i n

ng g p

cg n

khu công nghi p, các thành ph l n và khu v c khai thác khoáng s n. Nguyên
nhân ch y u gây ô nhi m kim lo i n
c th i công nghi

c th

t yêu c u. Ô nhi

th

c h i không qua x lý ho c x lý không

c b i kim lo i n

ng s ng c a sinh v

i.

ng bi n pháp x

c

ng tiêu c

n môi

h n ch ô nhi m ngu

c, c n

c th i công nghi p, qu n lý t t ngu n th

c

h i.
Có r t nhi

nh m lo i b kim lo i n
c, hóa h c, sinh h c

làm s
b các h p ch t h

i ion,...Vi c s d ng than ho t
i ch d ng

vi c ng d ng vào lo i

và các thành ph n không phân c

c. Than ho t tính bi n tính b

nhiên, hi n nay trên th gi
ng c

c nghiên c u nhi u.tuy
Vi

nào v

n quá trình bi n tính này. V i m

tr s d ng than ho t tính làm v t li u h p ph các ion kim lo i
n và th c hi

tài

ng nh

u

ng c

quá trình bi n tính than ho t tính b ng axit sulfuric .

nh
giá

c th i,
n

1
1.1. Kim lo i n ng và

T NG QUAN

ng c a chúng

i

1.1.1. Kim lo i n ng
Kim lo i n ng là nh ng kim lo i có kh

g/cm3.

ng riêng l

Chúng có th t n t i trong khí quy n (d

y quy n (các mu i hòa tan),

a quy n (d ng r n không tan, khoáng, qu ng...) và sinh quy n
ng th c v

khác, các kim lo i n ng có

th c n thi t ho c không c n thi
thi t cho sinh v t ch

iv
nó

c nhi

ng th c v t. Nh ng kim lo i c n
m

ng nh

ng c n thi

ng

c l i. Nh ng kim lo i không c n thi
v

ng r t nh
Là nh ng nguyên t

lo i n ng
và ch có

nh và m t khi

sinh v

sinh

c h i.
ng h t s c c n thi

i khi các kim

ng nh . T n t i m t kho

ng t

a kim lo i

giá tr này nó m i có tác d ng tích c c lên s phát tri n c u thành

nên các enzym, các vitamin và s n ph m c
s

i ch t... N

i ch t, n u nhi

1.1.2. Ô nhi

c [1].

c do kim lo i n ng và m t s ngu n gây ô nhi m kim lo i

n ng
Hi n nay, các ngành công nghi p, nông nghi p và d ch v ngày càng trên
n m nh m g n li n v i tình tr ng ô nhi

i các ngu n

th i khác nhau. Ngu n th i ra t các ngành công nghi p làm ô nhi m kim lo i

n ng là m

a nghiêm tr

h sinh thái. Các ngành công nghi

i v i s c kh

i dân và s an toàn c a

ch t th

t yêu c u tr c ti
thành ph l n và khu v c khai thác khoáng s

lý ho c x
c g n khu công nghi p , các
ng g p hi

cb ô


nhi m kim lo i n ng. Ô nhi m kim lo i n
n

c là n

ng cho phép. Trong m t s

hi

các kim lo i
ng h p, xu t hi n

ng cá và th y sinh v t ch t hàng lo t. Ô nhi m kim lo i n
ng tiêu c

ng s ng c a sinh v

n

i. Kim lo i

i th

i.

Trên th gi i, tình hình ô nhi m kim lo i n ng di n ra
tri

n và theo chi

c nhi

c

c kim lo i n

c

c phát

ng ngày càng x

c ghi nh

c

nhi

gi i. Theo

a t ch c Bình Minh Xanh (2004), n
chu

p 280 l n tiêu

c u ng t i H
Thành ph Tianying thu c t nh An Huy

Các s

m c gây ung

Trung Qu

ng

c r t cao, ngay c lúa mì

g p

24 l n m c cho phép. Kim lo i n

tr em khu v

s b nh làm cho ch s thông minh c a tr b gi
v c khác. Do tình tr ng ô nhi

t

t nhi u so v i các khu

t tr ng tr t mà có t i 12 tri u t n trong t ng

484 tri u t n ng c c c a Trung Qu c b nhi m kim lo i n ng [2]. Ho
m Hg
qu ng sa khoáng ta

khu v c Nam M

nhi m Hg m

Trong m u tóc và m u máu xét nghi m c
sông Tapajos, Madeira và Negro nh

r t cao, t 10,2

35,9 ppm.

i dân s

c là 0,74
i Glasgow (1979

100 mg/l là kho ng 42% các m

thành ph công nghi p

t quá

c sinh ho t. Ngoài ra theo th ng kê c a

các nhà nghiên c

ng trong kho ng 120

mg/l(trung bình 820 mg/l kh

c

ng khai thác vàng di n ra

ng Hg l

và 90

qu

tách vàng ra t

n Hg. Theo báo cáo nghiên c u c a Elmer Diaz

(M ), các loài cá s ng

m nh m

ng

3.000

ng khô) khi phân tích 42 m u bùn t các

Anh và Wales [3]. Theo báo cáo c a Vi n Qu c t

c (IWMI) thì h u h t các ru ng lúa

Cd cao g p 94 l n tiêu chu

t nh Tak t i Thái Lan b nhi m
i dân ch u

ng và


c Cd d m c ch ng b nh Itai Itai (làm m m hóa và méo mó
n h i th n).

t nh Toyama (Nh t B n) lo i b

ra nh

i dân s ng

ng x y
c sông JinZu b t n

i b t vong do ô nhi m Cd do các ho t
ng khai thác khoáng [4].
Vi t Nam là m
hóa di n ra m nh m góp ph
c cùng kéo

n, quá trình công nghi p hóa hi

i

trong vi c phát tri n n n kinh t c

t

v

c quan tâm vì v y

tình tr ng ô nhi m kim lo i n ng ngày m
th và nh

n là nh

kim lo i n ng

Vi t Nam. Theo báo cáo môi

nghi p k

t tiêu chu n v ch

n ra tình tr ng ô nhi m
ng qu c gia 2011 s doanh

ng dòng th i

là 90%, s doanh nghi p x th

c th i x

t chu n do không có công trình và

thi t b x lý là 73%, s công trình x
c th

ng

t yêu c u là 60%. Do

c phân lo i nên vi c x

ng th i hi u su t x lý

không cao [5].
Các khu công nghi

và các khu v c khai thác khoáng s n là

nguyên nhân chính gây ra ô nhi m kim lo i n ng. Các ho

ng gây ô nhi m

kim lo i n ng:
- Ho

ng khai thác m : vi c khai thác và tuy n d ng qu ng vàng ph i

n thu c tuy n ch a Hg, CN-... Các nguyên t kim lo i n
có th

c.

i v i ngu

c công nghi p là ô nhi m hóa h c do ho
vàng.

c t i các khu v c m
ng cao

1

- Công nghi p m : các mu

ng khai thác và tuy n qu ng

ng ch a kim lo i n ng, á kim... v i
3 l n.
a kim lo i n

c th i ngành xi m kim lo i nói chung và m
kim lo i c a l p m

c sinh ho t

c th i b ô nhi m có th

ng cao
n nói riêng. Tùy theo

ng, k m, Crom... và tùy


các mu i kim lo i s d

c th i ch

sunfat, cromat... p

c th

t r t axit (pH = 2

ng có kho

i r t r ng có th

n r t ki m (pH = 10

là các mu i kim lo i n
n.

c t khác nhau: xianua, mu i

c bi t

ng c n ph i x

c th i m

c th i c a ngành m kim lo i không x lý th

gian tích t , có th tr c ti p ho c gián ti p
gây

ng t i s c kh

ng, qua th i

t

i

i và gây ra các b nh nghiêm tr

ng hô h
- Công nghi p s n xu t các h p ch
n xu t xút
d ng c

các quá trình s n xu t các ch t

Clo, HF, NiSO4,... Công ngh s n xu t xút

n là th y ngân nên trong quá trình s n xu t xút

ng l n th

ng. N

Clo s

Clo th i ra m t

th y ngân trong dòng th i có th

c th i t m t nhà máy s n xu t Niken có ch a n
n 390mg/l. Ngu
v

s m mu

kh

c b ô nhi m

ng kim lo i n

các khu v c này ch là
c th

làm s ch c

y khi

t t i h n và không có bi n

pháp x lý thích h p và tri

.

- Các ngành công nghi p s n xu

c và thu c nhu m: các ngành

công nghi p này s d ng hóa ch t có ch a Cadimium. Kim lo i Cadimium có
nhi
d

ng t

ng dùng

in v t li u

c bi t là các Pigment

c s d ng là tác nhân

nhu m v t li u da, d t và s n ph m plastic. Ngu

c th i th i tr c ti p ra

ng làm ô nhi m sông ngòi, làm ch t sinh v t th y sinh,
t và s c kh e c
c th

i quanh khu v c. Vì v y, vi c c n thi t là x lý
c và thu c nhu m.

- Công nghi p luy
luy n kim
ngu

ny

ng hóa ch

c h i c a ngành công nghi p

ng, lò cao, lò kh tr c ti p th
c ô nhi m n ng n [6].

c làm


Trên th gi i nói riêng và

Vi t Nam nói chung, tình tr ng ô nhi m ngu n

c p thi t c n ph
các ngu

c quan tâm. Vi c ki m soát, b o v

c, h sinh thái là vi

trong vi c b o v

c

i v i nhân lo i

ng s ng c a chính chúng ta. Do v y, c n ph i k t h p

các bi n pháp ki m soát ô nhi m c a các chính sách b o v
cv

lý ô nhi

1.1.3.

ng c a Nhà

c hi u qu , kinh t .

ng c a kim lo i n

i

Các dòng th i ch a h p ch t kim lo i n ng th
t

t

ng b tích t và

ng c a nhi u y u t khác nhau m t s

h p ch t có th b hòa tan.

u này mà các kim lo i n ng có th b phát tán

r ng vào ngu

c m t gây ra ô nhi m. Các kim lo i n ng xâm

nh

c ng

thông qua chu i th

n quá trình sinh hóa

và gây nh ng h u qu nghiêm tr ng. V m t sinh hóa, các kim lo i n ng có ái
l c l n v i các nhóm

SH

và các nhóm

y H+ và th ch

SCH3

m

trình t ng h p protein c

c

t tính các enzym làm c n tr quá

.

SH

+ M2+

[Enzym]

,

S

M + 2H+

[Enzym]

SH

S

ng c a m t s kim lo i n

ng và s c kh e con

i:
-

ng c a S t: Trong ch t th i kim lo i, m kim lo i và hàn có ch a
ng l n c a S t. S

ng là kim lo i t
t r t cao
tìm th y

lõi bên tro

c cho là kim lo i ph bi n th
t, nó t p trung
n kho ng 5%

,

các l p khác nhau c

t

l p v bên ngoài. Ph n l n S

c

các d ng ôxit khác nhau. Là kim lo i màu tr ng b c, có t kh i 7,874;

ng tan trong
S t qua sông ra bi n v

i d ng bicacbonat và hydroxyt. Vòng tu n hoàn c a
ng 103 tri u t

c tính h p ph . Vai trò c a S t là r t c n thi

d ng keo phân
s ng, tr m t


s lo i vi khu n. Nó ch y u liên k t
t

nh trong các protein kim lo i, các g c

c sinh ra trong d ng t

l i s nhi m khu
S

i v i các t

S t riêng trong protein v n chuy n transferrin vì th

c vi khu n s d ng. N u S t
n s c kh

S

n

th p không làm nh

i. Vì h p ph quá nhi u S t nên gây ng

a ph n ng v

ng, có th s ng kh e có m

ki m soát quá trình trên x

tu i, 3 gam S t gây ch t bé. S ng
iv

ch ng ôxi

ng S

ch ng ôxi hóa không th ki m soát các g c t

s

c do

s n xu t ra các g c t do.

Khi S t

c sinh ra.

i v i tr 2

c nguy hi m sinh ra khi 1 gam S

il nm

ch p nh

danh m c c a DRI là 45 mg/ngày. M
tr

ch ng

c v S t cao nh t theo

cao nh t ch p nh

i 14 tu i là 40 mg/ngày. N

cc aS tv i

ng S

nhi u (hàm

i) thì gây ra hàng lo t các h i ch ng r i lo
hemochromatosis. Vi
thi u S

c bi t nguy hi m lúc này là hi n máu vì gây ra ch ng

c ch

-

nh b sung các bi

c ch a S t [3, 7, 8].

ng c a Mangan: Kim lo i n

ng t n t i trong ch t

th i công nghi p m . Kim lo i Mangan màu tr ng xám, gi ng S t, là kim lo i
c ng, r t giòn, khó nóng ch

dàng b ôxi hóa. 0,1% v

ng th 12 v m
quan tr ng nh t là pyrolusit

ph bi n c a các nguyên t . Qu ng Mangan
MnO2. Các qu

ng có s phân b

các qu ng S t. S phân b các ngu
u. Ngu
Mangan khác

80% [3]. Mangan là nguyên t

n

t li n tuy l
c tìm th y

Ukraina, Úc,

t là

Nam Phi, các m

, Trung Qu c, Gabon và Brasil là kho ng
ng c n thi

s ng, là ch t ho t

hóa m t s enzym xúc ti n m t s quá trình t o ch t di p l c, t o máu và s n
xu t kháng th nâng cao s
nhi

. B i Mangan n u ti p xúc

c h th n kinh và tuy n giáp tr ng.


1.2.

lý ngu

c b ô nhi m kim lo i n ng

lý ngu

c ô nhi m kim lo i n

hóa lý, hóa h c và sinh h c. X lý kim lo i n ng ngay t i ngu n th i gây ô
nhi m luôn là cách t t nh
1.2.1.

c th i phát ra t các ngu n th i nh

nh.

sinh h c
c

ng các loài th c v t (vi sinh v t,

t o, th c v t th y sinh, n m,...) có kh
trên b m
ch

n vào trong t bào ho c gi

chúng các kim lo i n ng, chúng s d ng kim lo i n
ng trong quá trình phát tri n sinh kh

sinh h c

ng h p ph
c th i có n

nh

ch
ng c n thi

kim lo i

ng

uyên t

c cung c p cho s phát tri n c a th c v t [9]. Các
c dùng:

- K th p

k khí và hi u khí

-

khí

-

u khí

1.2.2.

háp hóa lý
c

ra kh

dùng các ch t hóa h c

c th i. Vi c x lý các ngu

lo i b kim lo i n ng

c th i công nghi p có n

lo i n ng cao và pH c

kim
. Các

c s d ng:
t t a:
ng hóa h c gi a các ch
h p ch t k t t

c tách kh

này

pH thích h p d a vào ph n

c th i có ch a kim lo i c n tách s t o ra
c th i b

ng [9].

n hóa: P
kh
c

i ra

c mà không b sung hóa ch t, tách kim lo i b
c th i ch a kim lo i n

n
n ch y qua.


pháp này ch thích h p v
1

c th i có kim lo i n ng v i n

cao (trên

g khá l n [9].
i nguyên t c dùng ionit là nh a

h

ng h p, các nhóm ch

i ion và các ch t cao phân t có g c

hydrocacbon. Trong c t Cation và Anionit di

i ion [8, 9].

ôxy hóa kh : D a vào s chuy n hóa t d ng này sang d ng
khác b ng s thêm electron (kh ) và m t electron (ôxy hóa) m t c
b i s cho nh n electron

ct o

c g i là h th ng ôxy hóa kh là nguyên t c c a

[8, 9].
c thông d ng vì hi u su t x lý không
cao và t m kém v chi phí l

t, v n hành.

c s d ng trong x
trên b m t phân cách các pha (khí
ph . Ch t h p ph là ch t có b m
ph là ch

p ph

c th i có kim lo i. S
r n, l ng

r n

c g i là hi

ng h p

y ra s h p ph , còn ch t b h p

m t ch t h p ph . L

ph và ch t b h p ph di n ra hi

t

a ch t h p

ng h p ph . H p ph v t lý và h p ph

hóa h c là hai lo i h p ph tùy theo b n ch t c a l
- Trong h p ph v t lý, b i l c liên k t Van Der Walls y u nên các phân
t ch t b h p ph liên k t v i nh ng ti u phân (nguyên t , phân t , các ion...)
b m

ng h p c a nhi u lo i l

n, tán x , c m ng và l

ng. Ch t b h p ph ch b

trên b

m t phân chia pha và b gi l i trên b m t ch t h p ph nên các phân t c a
ch t b h p ph và ch t h p ph không t o thành h p ch t hóa h c vì không hình
thành liên k t hóa h c. Nhi t h p ph không l n

h p ph v t lý.

- Các phân t ch t h p ph t o h p ch t hóa h c v i các phân t ch t b
h p ph x y ra quá trình h p ph hóa h c. L c liên k t hóa h

ng

(liên k t ion, liên k t c ng hóa tr , liên k t ph i trí...) là nh ng l c h p ph hóa
h c di n ra trong quá trình h p ph hóa h c. Nhi t h p ph hóa h c l n có th


n giá tr 800kJ/mol. Trên th c t , s phân bi t ranh gi i gi a h p ph v t
lý và h p ph hóa h c là không rõ r t.
- H p ph

c di n ra ph c t

h p ph có ít nh t ba thành ph

uá trình

c, ch t h p ph và ch t b

h p ph . Trong h x y ra quá trình h p ph c nh tranh gi a ch t b h p ph và
dung môi trên b m t ch t h p ph do có m t c a dung môi. Quá trình h p ph
s x y ra cho c

nh. Tính ch n l c c a c

thu c các y u t

tan c a ch t b h p ph

c a ch t h p ph , m

k

c. pH c

c c a các ch t b h p ph
c làm

c. S

i v pH d

ck

n

ns

c
ng

n s h p ph

ng

i v b n ch t ch t b h p ph và nh

n các nhóm ch c trên b m t ch t h p ph . Ch t h
i v i ch
h p ph trên v t li u h p ph y

tan

kh

p ph các ch t h

v t li u h p ph ph thu c: pH c a dung d

ng ch t h p ph , n

ch t

b h p ph ...
-

M t lo

n c

khu ch tán trong dung d ch
h p ph ,

ng h c h p ph

các ch t b h p ph chuy

n khu ch tán màng

b m t ngoài ch t h p ph

ng trên b m t ch t

phân t ch t b h p ph chuy
n khu ch tán vào trong mao qu n

h p ph khu ch tán vào bên trong h mao qu n c a ch t h p ph
ph

các phân t ch t b h p ph

n

n
ch t b
nh p

c g n vào b m t ch t h p ph .

- Quá trình h p ph là quá trình thu n ngh ch. Các ph n t ch t b h p
ph

p ph trên b m t ch t h p ph v n có th di chuy

mang. Theo th i gian, t

di chuy

c l i pha

c tr l i pha mang càng l n khi

ng ch t b h p ph tích t trên b m t ch t r n càng nhi u. Quá trình h p ph

t cân b ng khi t
n
trên m

và nhi

h p ph b ng t

gi i h p.

ng h p ph cân b ng là kh
kh

ng ch t h p ph

u ki

nh v

ng ch t b h p ph

tr ng thái cân b ng.

u


ki n c a h n h

i tr ng h p ph bão hòa là t i tr ng n m

tr ng thái cân b ng.
- T i tr ng h p ph

nh theo công th c:
(mg/g)

C0, C1 n

dung d

(1 1)

c và sau khi h p ph (mg/l)

V th tích dung d ch (ml)
m kh

ng than dùng h p ph (mg).

-

ng

c dùng áp d ng

p ph . Mô hình h p ph
Langmuir mô t quá trình h p ph m t l

ng nhi t

trên b m t v t r n. Xu t

phát t nh ng gi thuy

c thi t l p:

+ Các ti u phân b h p ph liên k t v i phân t ch t h p ph

p trên b

m t ch t h p ph .
+ S h p ph là ch n l c.
+ Các ph n t ch t h p ph

c l p, m i ph n t ch h p ph m t ti u phân,

i v i nhau.
+ B m t ch t h p ph
h p ph hay s h p ph
giá tr

i

ng nh t v m t

ng

b t kì v

h p ph là

các v trí khác nhau trên b m t h p ph , không ph thu c

vào s có m t c a các ti u phân b h p ph .
-

h p ph

ng nhi t:
(1 2)

q, qmax t i tr ng h p ph và t i tr ng h p ph c
C n

dung d ch ch t h p ph

i (mg/g).

t cân b ng h p ph (mg/l)

b h ng s c
Khi b.C <<1 thì q = qmax.b.C


th bi u di

ng h p ph

ng nhi t Langmuir:

q(mg/g)

qmax

C(mg/l)
Hình 1.1

O
th

ng nhi t h p ph Langmuir
nh h ng s c

d ng:

th bi u di n C/q ph thu c vào C có d ng:
C/q

C
Hình 1.2
th

th

nh h ng s
d

max

ng nhi t h p ph Langmuir

và c t t i tr c tung 1/(b.qmax) [8, 9].


1.3. Gi i thi u v t li u h p ph - Than ho t tính

n tính

than ho t tính
1.3.1. Gi i thi u v t li u h p ph
1.3.1.1. Than ho t tính
Than ho t tính là m t ch t có thành ph n ch y u là nguyên t carbon
d

nh hình (b t), m t ph n có d ng tinh th

cx

có

c u trúc x p, vì v y nó có di n tích b m t r t l
ch

c ng d ng trong l c hút nhi u lo i hóa ch t. Than ho t tính là

s n ph

c bi t

nh

cao trong

ng y m khí

t hóa theo công ngh riêng c a t ng doanh nghi p,
rãi trong nhi

c s d ng r ng

c, x lý khí th i, s d ng trong

công ngh làm s ch, x lý khí,... Than ho t tính có nhi u d ng hình thù khác
nhau: thanh, ng, h t, b t... T các nguyên li u khác nhau: g , v tr u, than bùn,
a, ... tùy vào m

d ng. Than ho

r a tro ho c các hóa ch t tráng m
h p ph các thành ph

gi l i nh

c bi

c t nâng c p (t
c tính l

có th

i n ng.

B ng 1.1: Thông s k thu t c a than ho t tính

h p

B m t

T

Th tích

Th tích

Th tích

%

ph

riêng

x p

l nh

l trung

l l n

t y

m

tro

b n

(Mmol/g)

(m2/g)

(cm3/g)

(cm3/g)

(cm3/g)

(cm3/g)

màu

(%)

(%)

(%)

4,11

800

1,25

0,34

0,027

0,36

42

5

10,07

1800

1,6

0,79

0,102

0,79

75

5

8

a than ho

(max)

>96

c (k c

ph i nó), giá thành s n xu t l i r (do s d ng các nguyên li u t t nhiên).
Trong x

c, than ho t tính l

c lo i b ch t b

ng, di t khu n,

kh mùi... Than ho t tính áp d ng trong k thu t s d ng l c khí

ul c

thu c lá, mi ng ho t tính trong kh u trang), kh mùi trong t l

u


hòa... Than ho t tính trong công nghi p hóa h c là ch t xúc tác và ch t t i các
ch t xúc tác khác... Áp d ng trong y t , than ho
sau khi b ng

c th

h il it

N u các ch

t

ct

c l c là kim lo i n ng thì vi c thu

[10].

1.3.1.2. C u trúc b m t than ho t tính
Di n tích b m t c a than ho t tính có th
thu c vào ch

ng than, nguyên li u g c, t ng di n tích b m t c a 0,5 kg

than còn r

t sân bóng). B m t riêng l n c a than ho t tính là h qu

c ac

ng, ch y u do xu t x t nguyên li u h

Tính h p ph m nh c a than ch y u là do các v t r ng

trò là các rãnh truy n t i có bán kính nh
grafit th p và t
kính l
nhi

i nh (nh

n t vi m
n ho t tính có m

g/cm3

phân h y nguyên li

làm r

ng

t s ch t h

,t o

u cho than và quá trình ho t hóa làm bào mòn

i tinh th

i tác d ng c a nhi t, t

th ng l x p và t o tâm ho
s

có ch a cacbon.

tích ta c n ho t hóa than ho t tính. Quá trình than hóa dùng

ra c u trúc l x p b m t
m

2500m2/g (ph

n 500

x p cho than b ng h

ng b m t. Cacbon không t n t i trong c u trúc

c lo i b qua quá trình ho t hóa, làm l các tinh th

các tác nhân và c u trúc vi l x

i s ho

ng c a

c phát tri n. S

gi a các l c nh nhau di n ra làm cho s m r ng c a các l t n t i và s t o
thành các l l

tích các vi l gi m do các l tr ng có ch

n

chuy n và các l l
Các l v

c khác nhau và hình d ng khác nhau t o nên do than

ho t tính có b m t riêng phát tri
ng mao d n phân tán. Khó có th

i c u trúc nhi u
nh chính xác hình d ng c a l x p.

ng phân lo i l x p d a vào chi u r ng c a chúng là kho ng cách
gi a các thành l x p hình rãnh ho c bán kính c a l d ng ng. L nh , l trung
và l l n là 3 nhóm c a l x p. L nh có bán kính hi u d ng nh

nm. L