Nghiên cứu tổng hợp vật liệu gốc PANi xơ dừa định hướng hấp phụ ion fe2+ trong môi trường nước (KLTN k41)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

LÊ THỊ MINH KHUÊ

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU GỐC
PANi/XƠ DỪA ĐỊNH HƯỚNG HẤP PHỤ ION Fe2+
TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

Hà Nội – 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

LÊ THỊ MINH KHUÊ

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU GỐC
PANi/XƠ DỪA ĐỊNH HƯỚNG HẤP PHỤ ION Fe2+
TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
Người hướng dẫn khoa học

TS. DƯƠNG QUANG HUẤN

Hà Nội – 2019

LỜI CẢM ƠN

Những năm tháng học tập tại Khoa Hóa học – Trường Đại Học Sư Phạm Hà
Nội 2 đã giúp em học hỏi và tích lũy thêm được nhiều kiến thức quý báu. Đó là
hành trang để tiếp thêm cho em sự tự tin khi làm khóa luận tốt nghiệp của mình.
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn TS. Dương Quang Huấn đã hướng
dẫn,chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình nghiên cứu và học
tập để em có thể hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp.
Em cũng xin cảm ơn TS. Nguyễn Quang Hợp cùng toàn thể thầy cô trong
Khoa Hóa học –Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2 luôn nhiệt tình giúp đỡ và hỗ
trợ em khi nghiên cứu và hoàn thành đề tài.
Cuối cùng em muốn gửi lời cảm ơn đến những người bạn người thân của
mình đã luôn đồng hành và động viên em những lúc em gặp khó khăn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng 05 năm 2019
Sinh viên

Lê Thị Minh Khuê


LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan rằng đây là kết quả của quá trình nghiên cứu và viết khóa
luận của em dưới sự hướng dẫn của TS. Dương Quang Huấn, khoa Hóa học –
Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2. Các nội dung cũng như kết quả nghiên cứu
trong đề tài này chưa từng được công bố trong các công trình nghiên cứu nào khác.

Nếu không đúng như đã nêu ở trên, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về đề tài của
mình.
Hà Nội, ngày

tháng 05 năm 2019.
Sinh viên

Lê Thị Minh Khuê


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài......................................................................................... 1
2. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 1
3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 1
4. Mục tiêu của đề tài...................................................................................... 1
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .................................................................... 2
CHƯƠNG 1....................................................................................................... 3
TỔNG QUAN ................................................................................................... 3
1.1 Ô nhiễm kim loại nặng và tác hại của chúng.......................................... 3
1.1.1 Vài nét về kim loại nặng ....................................................................... 3
1.1.2 Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới. .................................. 3
1.1.3 Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam ..................................... 4
1.1.4 Tác hại của ô nhiễm kim loại nặng đến con người. ............................. 5
1.2 Giới thiệu về ion kim loại nặng iron (Sắt (II)) ........................................ 7
1.2.1 Khái quát về iron (Sắt) ......................................................................... 7
1.2.2 Ô nhiễm kim loại nặng iron (sắt) trong môi trường nước ở Việt
Nam .............................................................................................................. 7
1.3 Nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng của PANi........................................ 10

1.3.1 Tổng hợp PANi................................................................................... 10
1.3.2 Ứng dụng của PANi............................................................................ 12
1.4 Xơ dừa và ứng dụng của xơ dừa............................................................ 13
1.4.1 Thành phần hóa học của xơ dừa ........................................................ 13
1.4.2 Cấu trúc và ứng dụng của xơ dừa ...................................................... 13
1.5 Lý thuyết về phương pháp hấp phụ ....................................................... 14
1.5.1 Phương pháp hấp phụ ........................................................................ 14
1.5.2 Quy trình hấp phụ............................................................................... 15
1.5.3 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir...................................... 16
1.5.4 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundich..................................... 18
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ........ 20
2.1 Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 20
2.1.1 Ảnh hiển vi điện tử quét SEM ............................................................. 20


2.1.2 Phổ hồng ngoại IR.............................................................................. 20
2.1.3 Phương pháp AAS xác định hàm lượng kim loại nặng trong nước ... 21
2.1.4 Phần mềm xử lí số liệu Origin và Excel ............................................. 21
2.2 Thực nghiệm .......................................................................................... 22
2.2.1 Dụng cụ và hóa chất........................................................................... 22
2.2.2 Máy móc ............................................................................................. 22
2.2.3 Tiến hành thí nghiệm .......................................................................... 22
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................. 26
3.1 Đặc trưng của vật liệu hấp phụ. ............................................................. 26
3.1.1 Hiệu suất tổng hợp của vật liệu.......................................................... 26
3.1.2 Đặc trưng ảnh quét SEM của xơ dừa và PANi/ xơ dừa. .................... 27
3.1.3 Phổ hồng ngoại của các vật liệu hấp phụ. ......................................... 27
3.2 Khả năng hấp phụ của vật liệu............................................................... 31
3.2.1 Ảnh hưởng của bản chất vật liệu hấp phụ.......................................... 31
3.2.2 Ảnh hưởng của thời gian .................................................................... 32

3.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu........................................................ 32
3.2.4 Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu hấp phụ. ..................................... 33
3.3 Mô hình hấp phụ .................................................................................... 34
3.3.1 Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir.............................................. 34
3.3.2 Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich............................................ 37
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 40


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ASS
ANi
APS
IR
KLN
PANi
PANi/XD
PPNN
VLHP
SEM
XD
WE

Atomic Absorption Spectrophotometric
Aniline
Ammonium persunlfate
Phổ hồng ngoại
Kim loại nặng
Polyaniline
Vật liệu tổng hợp Polyaniline trên chất mang xơ dừa tỉ lệ 1:1

Phụ phẩm nông nghiệp
Vật liệu hấp phụ
Scanning Electron Microscope
Xơ dừa
Điện cực làm việc


DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của xơ dừa ..................................................... 13
Bảng 1.2. Mối tương quan của RL và dạng mô hình ....................................... 17
Bảng 3.1. Quy kết các nhóm chức của PANi.................................................. 28
Bảng 3.2. Quy kết các nhóm chức của xơ dừa................................................ 29
Bảng 3.3. Quy kết các nhóm chức của PANi/xơ dừa ..................................... 30
Bảng 3.4 Bảng so sánh sự xuất hiện các nhóm chức ...................................... 31
Bảng 3.4 Giá trị thông số cho mô hình đẳng nhiệt Langmuir ........................ 35
Bảng 3.5. Giá trị thông số cho mô hình đẳng nhiệt Freundlich...................... 37
Hình 1.1. Sơ đồ tổng hợp PANi từ Ani và (NH4)2S2O8 .................................. 11
Hình 1.2. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. ............................................ 17
Hình 1.3. Đồ thị sự phụ thuộc của C/q vào C. ................................................ 17
Hình 1.4. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ........................................... 18
Hình 1.5. Đồ thị để tìm các hằng số trong phương trình Freundlich .............. 18
Hình 2.1. Sơ đồ tổng hợp xơ dừa hoạt hóa bằng HCl ..................................... 22
Hình 2.2. Sơ đồ tổng hợp vật liệu tổng hợp PANi/xơ dừa .............................. 23
Hình 3.1. Ảnh SEM của PANi ........................................................................ 27
Hình 3.2. Ảnh xem của xơ dừa ....................................................................... 27
Hình 3.3. Ảnh xem của PANi/xơ dừa ............................................................. 27
Hình 3.4. Phổ hồng ngoại của PANi hóa học ................................................. 28
Hình 3.5. Phổ hồng ngoại của xơ dừa............................................................. 29
Hình 3.6. Phổ hồng ngoại của PANi/ xơ dừa.................................................. 30

Hình 3.7. Biểu đồ dung lượng hấp phụ Fe2+ theo vật liệu hấp phụ................. 31
Hình 3.8. Biểu đồ hiệu suất hấp phụ Fe2+ theo vật liệu hấp phụ .................... 31
Hình 3.9. Biểu đồ dung lượng hấp phụ Fe2+ theo thời gian ............................ 32
Hình 3.10. Biểu đồ hiệu suất hấp phụ Fe2+ theo thời gian .............................. 32
Hình 3.11. Biểu đồ dung lượng và hiệu suất hấp phụ Fe2+ theo nồng độ
ban đầu .......................................................................................... 33
Hình 3.12. Biểu đồ dung lượng và hiệu suất hấp phụ Fe2+ theo khối
lượng vật liệu hấp phụ .................................................................. 34


Hình 3.13. Đồ thị hấp phụ Langmuir sự phụ thuộc C/q vào C của vật liệu
PANi/XD hấp phụ Fe2+ ................................................................. 34
Hình 3.14. Đường đẳng nhiệt hấp phụ sự phụ thuộc q vào C của vật liêu
PANi/XD hấp phụ Fe2+ ................................................................. 35
Hình 3.15. Đồ thị mối quan hệ giữa RL với nồng độ Fe2+ ban đầu Co ............ 36
Hình 3.16. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ........................................ 37
Hình 3.16. Đồ thị hấp phụ Freundlich sự phụ thuộc lg(q) vàolg(C) của
vật liệu PANi/XD hấp phụ Fe2+ .................................................... 37


MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, ô nhiễm môi trường đang là vấn đề cấp thiết và gây ra nhiều hệ
lụy ảnh hưởng không nhỏ tới sức khỏe con người và xã hội. Quá trình sản xuất và
hoạt động sinh hoạt của con người đã thải ra ngoài môi trường rất nhiều các hóa
chất độc hại gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là các kim loại nặng (KLN) như ion
Fe2+ gây ô nhiễm môi trường đất và nước. Trong thời gian vừa qua, việc nghiên cứu
và chế tạo tổng hợp ra các vật liệu hữu cơ bền, dễ tổng hợp và có khả năng hấp phụ
các hóa chất gây ô nhiễm môi trường đang là một hướng đi được nhiều nhà khoa

học quan tâm. Polyaniline được tổng hợp trên các chất mang nhẹ, xốp là phế phụ
phẩm của sản xuất nông nghiệp như xơ dừa, bã mía, mùn cưa,... đang có nhiều triển
vọng do kinh phí rẻ nhưng hiệu quả lại cao.
Ở Việt Nam, dừa xuất hiện trên tất cả các tỉnh thành vì vậy để lấy xơ dừa là
điều không hề khó.Với mục tiêu tìm ra phụ phẩm nông nghiệp (PPNN) có khả năng
hấp phụ hiệu quả KLN nên em chọn sản phẩm là xơ dừa (XD) để tổng hợp
PANi/XD khảo sát khả năng hấp phụ Fe2+ trong môi trường nước.
2. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu tình trạng ô nhiễm ion Fe2+ hiện nay.
Nghiên cứu phương pháp tổng hợp PANi/ xơ dừa bằng PP hóa học.
Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Fe2+ bằng PANi/ xơ dừa ở các điều kiện
khác nhau như: thời gian, khối lượng vật liệu, nồng độ ion Fe2+ và các mô hình hấp
phụ đẳng nhiệt của quá trình hấp phụ.
Phân tích, đánh giá kết quả mẫu nước có chứa ion Fe2+ đã được hấp phụ.
3. Phương pháp nghiên cứu
Đọc và tìm hiểu tài liệu có liên quan tới PANi, xơ dừa và kim loại nặng,
đặc biệt là ion Fe2+, phương pháp hấp phụ chất gây ô nhiễm môi trường.
Sử dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại để đánh giá PANi/ xơ dừa
(IR, SEM,...).
Sử dụng phương pháp phân tích hàm lượng ion Fe2+ bằng phương pháp
AAS.
4. Mục tiêu của đề tài
Tổng hợp PANi/ xơ dừa bằng phương pháp hóa học.

1


Hấp phụ ion Fe2+ PANi/ xơ dừa và nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng
của quá trình hấp phụ.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Cung cấp tư liệu cho các nghiên cứu về xử lý ô nhiễm KLN Fe2+ trong
môi trường nước.
Sử dụng các phế phẩm nông nghiệp có khả năng hấp phụ KLN để xử lý ô
nhiễm môi trường có giá thành thấp và thân thiện với môi trường.
Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học đưa ra phương pháp xử lý môi
trường nước bị nhiễm KLN Fe2+

2


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN

1.1 Ô nhiễm kim loại nặng và tác hại của chúng
1.1.1 Vài nét về kim loại nặng
Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lơn hơn 5g/cm3. KLN
được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…),
những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…), các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,
…).Ở dạng nguyên tố thì kim loại nặng không có hại, nhưng khi tồn tại ở dạng ion
thì kim loại nặng lại rất độc hại cho sức khỏe chúng ta do nó có thể gắn kết các
chuỗi cacrbon ngắn khó đào thải và gây ngộ độc. Trong đó , một vài kim loại như
Zn, Cu, Fe... [1,2] có thể cần thiết cho cơ thể sống với một hàm lượng nhất định nếu
vượt quá giới hạn cho phép chúng trở nên độc hại.
Ngày nay, dân số toàn cầu gia tăng, nền công nghiệp phát triển vì vậy nguyên
nhân chủ yếu gây nên ô nhiễm kim loại nặng đó là hoạt động sản xuất công nghiệp.
Kim loại nặng thải ra môi trường tồn tại ở trong đất, nước, không khí. Khi nước bị ô
nhiễm KLN sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người qua con
đường ăn uống, tích tụ lâu ngày với hàm lượng lớn trong cơ thể sẽ dẫn đến nhiều
biến chứng nặng nề như tổn thương não bộ, co rút bó cơ, ung thư...
Môi trường nước là môi trường có khả năng phát tán KLN đi xa nhất và

rộng nhất, chúng tồn tại ở cả dạng phức và dạng ion. Khi gặp điều kiện thích KLN
phát tán vào môi trường đất và môi trường không khí. Ô nhiễm môi trường gây nên
bởi KLN đang là vấn đề được mọi người quan tâm và nghiên cứu tìm ra các biện
pháp khắc phục hiệu quả.
1.1.2 Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới.
Ngày nay, ô nhiễm kim loại nặng ở môi trường biển đã gia tăng đáng kể do
dân số toàn cầu gia tăng và sự phát triển công nghiệp (Noll, 2003). Ô nhiễm kim
loại nặng ở nhiều vùng cửa sông, vùng ven biển trên thế giới đã được biết từ lâu bởi
tính độc hại đe dọa đến sự sống của các sinh vật thủy sinh, ảnh hưởng nguy hại cho
sức khỏe của con người.
“Ô nhiễm Pb và Zn là một trong những điều đáng quan tâm do ảnh hưởng
độc hại của chúng lên hệ sinh thái tại các cửa sông ở Úc, với hàm lượng rất cao
1000μg/g Pb, 2000 μg/g Zn có thể tìm thấy trong các trầm tích bị ô nhiễm

3


(McLaughlin và cộng sự, 2000). Bryan và cộng sự (1992) [3] đã xác định hàm
lượng chì vô cơ trong trầm tích cửa sông ở Anh biến động từ 25 μg/g trong khu vực
không bị ô nhiễm đến hơn 2700 μg/g trong cửa sông Gannel nơi nhận chất thải từ
việc khai thác mỏ chì. Hàm lượng của các hợp chất chì này có lẽ có nguồn gốc do
sử dụng xăng dầu pha chì. Tương tự như Pb, hàm lượng As cũng đã được xác định
ở nhiều vùng cửa sông, vùng ven biển trên thế giới. Hàm lượng As trong trầm tích
cửa sông đã được xác định từ 5 μg/g ở cửa sông Axe đến lớn hơn 1000 μg/g trong
các cửa sông Restronguet Creek, Cornwall nơi nhận nước thải từ các khu vực khai
thác quặng mỏ kim loại (Langstone, 1985 trích trong Bryan & Langston, 1992).”
Hàm lượng Cd cũng được xác định ở Anh tại các cửa sông không bị ô
nhiễm với hàm lượng 0,2 μg/kg, tại các cửa sông bị ô nhiễm nặng hàm lượng này có
thể lên đến 10 μg/g (Bryan & Langston, 1992). Sông Deule ở Pháp là một trong
những con sông bị ô nhiễm rất nặng do hứng chịu chất thải từ nhà máy luyện kim.

Hàm lượng kim loại trong trầm tích sông này rất cao (480 mg/kg) (Neda và cộng sự,
2006). Hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích tại vùng cửa sông, vùng ven biển
trên thế giới nơi có rừng ngập mặn cũng đã được xác định từ ít bị ô nhiễm cho đến ô
nhiễm nặng.
1.1.3 Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam
Hiện nay, cùng với quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa thì vấn đề ô
nhiễm suy thái nguồn nước cũng đang là vấn đề đáng lo ngại. “Tại nhiều nơi, đặc
biệt ở các thành phố lớn nước ngầm bị ô nhiễm và suy thoái, xảy ra hiện tượng ô
nhiễm cục bộ với hàm lượng kim loại nặng như chì, Asen, mangan vượt quy
chuẩn”, báo cáo môi trường quốc gia về môi trường đô thị nêu. Theo đó, một số
thông số như Sắt (Fe), Asen (As), Mangan (Mn) ở một số điểm quan trắc nước dưới
đất có hàm lượng cao hơn quy chuẩn. Một số đô thị ở đồng bằng Bắc bộ có hàm
lượng Asen trong nước dưới đất cao do cấu tạo địa chất của vùng, điển hình là ở Hà
Nam, ghi nhận hàm lượng Asen vượt quy chuẩn gần 5 lần. Ô nhiễm kim loại nặng
phải nói đến hai thành phố lớn đó là Hà Nội và TP Hồ Chí Minh, nơi tập chung dân
cư và tập chung nhiều khu công nghiệp.
Riêng ở Hà Nội, qua kiểm tra lấy mẫu định kỳ về ô nhiễm Asen tại 34 điểm
là các hộ dân sống gần 13 nhà máy nước chính và 4 trạm cấp nước đang hoạt động
trên địa bàn thành phố. Kết quả, có 46% các địa điểm lấy mẫu có hàm lượng Asen
liên tục vượt quá tiêu chuẩn cho phép của WHO và tiêu chuẩn Việt Nam. Một số
giếng quan trắc tại các quận có hàm lượng Fe cao gồm Hai Bà Trưng, Ba Đình, Hà

4


Đông, Thanh Xuân, Tây Hồ, Hoàng Mai, Bắc Từ Liêm, Nam Từ Liêm. Các quận có
hàm lượng Mn cao gồm Hai Bà Trưng, Ba Đình, Thanh Xuân, Long Biên. Các quận
Hoàng Mai, Long Biên có dấu hiệu ô nhiễm Asen nhiều năm liền. Khu vực phía
nam thành phố có chất lượng nước ngầm thấp hơn các khu vực khác.
Ở TPHCM, theo báo cáo môi trường của Trung tâm Y tế Dự phòng TPHCM

năm 2014, thì chất lượng nước sinh hoạt chưa qua xử lý và đã qua xử lý đều có vấn
đề. Các mẫu nước lấy tại họng thu nước các nhà máy đều có hàm lượng Amoni
vượt tiêu chuẩn cho phép. Vào tháng 7/2014, Bộ Y tế kiểm tra tại 3 nhà máy nước
lớn nhất gồm Thủ Đức, Bình Chánh và Phong Phú đều phát hiện không đạt chỉ tiêu
clo dư, lượng Mn, Fe cũng cao hơn mức cho phép.
Theo thống kê, khoảng 40% nguồn nước cung cấp cho các đô thị được khai
thác từ nguồn nước ngầm. Hai thành phố Hà Nội và TPHCM có tổng lượng nước
ngầm khai thác lớn nhất khoảng 2,63 triệu mét khối/ngày, chiếm gần 25% tổng lưu
lượng khai thác của cả nước. Tình trạng nguồn nước dưới đất, nước mặt bị ô nhiễm
dẫn tới chất lượng nước cấp cho nhiều nhà máy cung cấp nước sinh hoạt chưa đạt
tiêu chuẩn quy định. Trong khi đó, đáng lo ngại là công nghệ xử lý nước ở một số
nhà máy, đặc biệt là các trạm cấp nước quy mô nhỏ ở các đô thị, khu chung cư mới
lại chưa đảm bảo.
1.1.4 Tác hại của ô nhiễm kim loại nặng đến con người.
Kim loại nặng có thể chia làm 4 nhóm chinh dựa trên tầm quan trọng cho sưc
khỏe của chúng:
+ Kim loại cần thiết như Cu, Zn, Co, Cr, Mn và Fe.
+ Kim loại không cần thiết như Ba, Al, Li và Zr.
+ Kim loại ít độc hại như Sn, As.
+ Kim loại có tính độc cao như Hg, Cd và Pb.
“Phần lớn các phần ăn được của thực vật là nguồn cung cấp chính lượng kim
loại nặng cho con người thông qua tiêu hóa, có hại cho sức khỏe con người khi sử
dụng quá mức. Kim loại nặng gây nguy hiểm cho con người vì nó tồn tại lâu dài
trong tự nhiên và có xu hướng tích tụ trong các hệ thống sinh học. Những nguyên tố
này không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa, mà tích lũy trong cơ thể
và phát tác bệnh, có thể kể đến những biến chứng nặng nề như tổn thương não, co
rút các bó cơ, ảnh hưởng đến quá trình phân chia DNA, dẫn đến thai chết, sự biến

5

dạng, quái thai của các thế hệ sau. Trong 1 số đó là chất gây ung thư. Theo một số
nghiên cứu thì các KLN có ái lực với các nhóm – SH, – SCH3 của các nhóm
enzyme trong cơ thể. Chính vì vậy mà các enzyme bị mất hoạt tính, làm cản trở quá
trình tổng hợp protein của cơ thể” [4].
Tác hại của một số kim loại được thể hiện như sau [5]:
“Lead (Pb): là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khoẻ con người. Lead
gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ
enzim có nhóm hoạt động chứa hyđro. Người bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn bộ
phận tạo huyết (tuỷ xương). Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể bị đau bụng, đau
khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng có thể gây tử vong.
Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, lead ít bị đào thải mà tích tụ theo
thời gian rồi mới gây độc. Lead đi vào cơ thể con người qua nước uống, không khí
và thức ăn bị nhiễm lead.” [5]
“Mercury (Hg) : tính độc phụ thuộc vào dạng hóa học của nó. Mercury
nguyên tố tương đối trơ, không độc. Nhưng dễ bay hơi ở nhiệt độ thường nên khi hít
phải rất độc. Trẻ em bị ngộ độc mercury sẽ bị phân liệt, co giật. Trong nước, metyl
mercury là dạng độc nhất, nó làm phân liệt nhiễm sắc thể và ngăn cản quá trình
phân chia tế bào. Mercury được đưa vào môi trường từ chất thải, khói bụi của các
nhà máy luyện kim, sản xuất nhiệt kế, đến huỳnh quang, bột giấy,..” [5]
“Asen (As): là kim loại có thể tồn tại ở dạng tổng hợp chất vô cơ và hữu cơ.
Trong tự nhiên tồn tại trong các khoáng chất. Ở nồng độ thấp thì kích thích sinh
trưởng, nồng độ cao gây độc cho động thực vật. Ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức
khoẻ con người như: làm keo tụ protein do tạo phức với asen III và phá huỷ quá
trình photpho hoá; gây ung thư tiểu mô da, phổi, phế quản, xoang…” [5]
Nguồn tự nhiên gây ô nhiễm asen là núi lửa, bụi đại dương. Nguồn nhân tạo
gây ô nhiễm asen là quá trình nung chảy đồng, chì, kẽm, luyện thép, đốt rừng, sử
dụng thuốc trừ sâu…
“Cadmium (Cd): là kim loại được sử dụng trong công nghiệp luyện kim, chế
tạo đồ nhựa; hợp chất cadmium được sử dụng để sản xuất pin.

Cadmium xâm nhập vào cơ thể người qua con đường hô hấp, thực phẩm.
Theo nhiều nghiên cứu thì người hút thuốc lá có nguy cơ bị nhiễm cadmium.
Cadmium xâm nhập vào cơ thể được tích tụ ở thận và xương; gây nhiễu hoạt
động của một số enzim, gây tăng huyết áp, ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, làm
6


rối loạn chức năng thận, phá huỷ tuỷ xương, gây ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tim
mạch.
Nguồn tự nhiên gây ô nhiễm cađimi do bụi núi lửa, bụi vũ trụ, cháy rừng…
Nguồn nhân tạo là từ công nghiệp luyện kim, mạ, sơn, chất dẻo…” [5]
“Manganese (Mn): là nguyên tố vi lượng, nhu cầu mỗi ngày khoảng 30 - 50
mg/kg trọng lượng cơ thể. Nếu hàm lượng lớn gây độc cho cơ thể; gây độc với
nguyên sinh chất của tế bào, đặc biệt là tác động lên hệ thần kinh trung ương, gây
tổn thương thận, bộ máy tuần hoàn, phổi, ngộ độc nặng gây tử vong. Manganese đi
vào môi trường nước do quá trình rửa trôi, xói mòn, do các chất thải công nghiệp
luyện kim, acqui, phân hoá học.” [5]
1.2 Giới thiệu về ion kim loại nặng iron (Sắt (II))
1.2.1 Khái quát về iron (Sắt)
Iron là nguyên tố phổ biến trên trái đất, cấu thành lớp vỏ ngoài và trong của
lõi Trái Đất. Sắt tồn tại với nhiều số oxi hóa nhưng phổ biến nhất là Fe2+ và Fe3+.
Iron ở trạng thái nguyên tố tồn tại trong các thiên thạch và môi trường oxy thấp,
iron phản ứng với oxi và nước. Khi bị oxi hóa xuất hiện lớp xám bạc, khi bị oxi hóa
trong không khí ẩm sẽ tạo ra các oxit ngậm nước hay còn gọi là rỉ sét.
Kim loại iron thô được dùng để sản xuất gang thép. Thép và hợp kim iron
hình thành với các kim loại khác cho đến bây giờ vẫn là những kim loại công
nghiệp phổ biến nhất vì chúng có nhiều tính chất mong muốn và quặng iron có rất
nhiều trong tự nhiên.
Iron có vai trò quan trọng trong sinh học, tạo thành các phức chất với oxy
trong phân tử Hemoglobin và Myoglobin, hai hợp chất này là các protein xử lí oxy

phổ biến ở động vật có xương sống. Iron được phân bố khắp cơ thể con người và
đặc biệt có nhiều trong huyết sắc tố. Iron là một nguyên tố quan trọng trong quá
trình chuyển hóa protein và enzyme liên quan đến các chức năng của cơ thể.
1.2.2 Ô nhiễm kim loại nặng iron (sắt) trong môi trường nước ở Việt Nam
Ô nhiễm kim loại nặng đang là vấn đề cấp thiết và nhận được nhiều sự quan
tâm, vì hậu quả của nó gây ra đối với đời sống và sức khỏe con người rất nghiêm
trọng. Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm kim loại nặng, phải kể đến đó là
công nghiệp sản xuất các hợp chất vô cơ, công nghiệp luyện kim, công nghiệp mạ,
hoạt động khai thác mỏ... Ngoài ra còn nguồn tự nhiên gây ô nhiễm như núi lửa,

7


cháy rừng, bụi đại dương... Ở các vùng nông thôn nước sạch vẫn chưa đến được hết
với các người dân nên họ phải sử dụng nước giếng khoan. Hàng năm có những đợt
kiểm tra chất lượng nước, hầu như toàn bộ người dân đang phải sử dụng nước giếng
khoan bị nhiễm phèn iron với hàm lượng vượt quá nhiều lần so với quy chuẩn hiện
hành. “Ô nhiễm môi trường nước bởi iron xuất hiện ở rất nhiều nơi. Ví dụ như các
khu vực ở Hà Đông, Thanh Trì, Hoài Đức, hàm lượng iron gấp 2-13 lần so với quy
chuẩn cho phép dành cho nước ăn uống và nước sinh hoạt. Theo như kết quả xét
nghiệm một số mẫu nước giếng khoan ở khu vực Ba La – Hà Đông cho thấy hàm
lượng iron vướt quá 10 lần so với quy chuẩn cho phép. Với mẫu nước giếng ở Hoài
Đức, hàm lượng iron gấp 7 lần so với quy chuẩn cho phép và amoni gấp 2 lần.
Đáng quan tâm nhất là nước giếng ở Thanh Trì bởi nước ở đây có chất lượng kém
nhất, không chỉ nhiễm iron với hàm lượng gấp 13 lần mà chỉ tiêu amoni và nitrat
cũng bị nhiễm với hàm lượng gấp 2 đến 3 lần cho phép”. [6].
a, Nguồn nước bị nhiễm iron (sắt) tác động đến sức khỏe và đời sống sinh
hoạt của con người.
“Iron hòa tan trong nước là iron II (Fe2+) sẽ gây cho nước có mùi tanh rất khó
chịu. Khi mà tiếp xúc với không khí thì iron II (Fe2+) sẽ chuyển hóa thành iron II

(Fe3+) chất kết tủa tạo màu đỏ nâu gây mất thẩm mĩ cho nước.” [7,8]
“Trong nước sự có mặt của iron làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm công
nghiệp và sinh hoạt. Trong công nghiệp giấy sự có mặt của iron cũng sẽ làm giảm
chất lượng giấy. Trong công nghệ thực phẩm (bia, rượu, nước khoáng, nước ngọt,...)
gây ra màu, mùi lạ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, hương vị của sản phẩm.
Trong sinh hoạt, sự có mặt của ion làm giảm tác dụng của xà phòng, làm quần áo bị
ố vàng, sàn nhà, dụng cụ bị ố màu nâu đỏ... và khi nước chảy qua đường ống. Hơn
nữa, khi trong nước uống nếu hàm lượng iron lớn có thể gây ngộ độc. Chính vì thế
chúng ta cần làm giảm hàm lượng của chúng trong nước xuống dưới mức cho phép
nhằm mang lại lợi ích cho con người cũng như các sinh vật khác.” [7,8]
b, Cách nhận biết nước bị ô nhiễm iron (sắt).
Mùi vị: Nước nhiễm iron có thành phần iron II (Fe2+) sẽ có mùi tanh khó
chịu.
Màu sắc: Nước nhiễm iron thường không màu nhưng khi đựng trong các vật
chứa như bể, chậu,… thì lúc này iron II tiếp xúc với không khí tạo thành iron III
xuất hiện kết tủa màu đỏ nâu.

8


“Có thể nhận biết nước có màu hay mùi, tuy nhiên không thể đánh giá nguồn
nước đang sử dụng có đạt chất lượng hay không với các thành phần cảm quan, cần
có kết quả xét nghiệm các chỉ tiêu trong nguồn nước, tùy vào mục đích sử dụng để
đánh giá nguồn nước đạt hay không đạt. Nước sử dụng cho mục đích sinh hoạt đánh
giá theo QCVN 02:2009/BYT; nước đang sử dụng cho mục đích ăn uống đánh giá
theo QCVN 01:2009/BYT.” [7,8]
c, Một số phương pháp xử lý nước bị ô nhiễm kim loại iron (sắt) hiện nay.
Phương pháp kết tủa
Kết tủa hóa học là phương pháp thông thường nhất để xử lí hầu hết kim loại
trong nước dưới dạng kết tủa với OH-, CO32- và S2- bằng cách đưa thêm tác nhân

hóa học này vào trong nước [9]. Nhờ quá trình lắng đọng, lọc để tách kết tủa ra khỏi
nước. Hóa chất được sử dụng phổ biến nhất là Ca(OH)2. Phương pháp kết tủa được
ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp vì sử dụng đơn giản và hiệu quả, đặt biệt đối
với dòng thải có nồng độ kim loại tương đối cao.
Phương pháp trao đổi ion
Bản chất của quá trình trao đổi ion là quá trình các ion kim loại trong nước
trao đổi và thay thế các ion linh động của vật liệu trao đổi ion. Trong quá trình trao
đổi ion có sự trao đổi giữa các hóa trị tương đương, nghĩa là khi một lượng X điện
tích được hấp phụ thì có một lượng tương đương điện tích sẽ được giải phóng ra từ
bề mặt vật liệu trao đổi ion (Ray, 1995).
“Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước thải khỏi kim
loại nặng như: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn ...Phương pháp này cho phép thu hồi
các chất có giá trị và đạt mức độ làm sạch cao. Nhựa trao đổi ion có thể tổng hợp từ
các chất vô cơ hay hữu cơ có gắn các nhóm như: -SO3H, -COOH, amin... Các
cation và anion được hấp phụ trên bề mặt nhựa trao đổi ion.
nR-SO3H + Men+ (R-SO3)nMe + nH+
Khi nhựa trao đổi ion đã bão hòa, người ta khôi phục lại cationit và anionit
bằng dung dịch axit loãng hoặc bazơ loãng.”[10]
Phương pháp điện hóa
“Dựa trên cơ sở của quá trình oxy hóa khử để tách kim loại trên các điện cực
nhúng trong nước thải chứa kim loại khi cho dòng điện chạy qua. Bằng phương
pháp này cho phép tách các ion kim loại ra khỏi nước thải, không bổ sung hóa chất,


song thích hợp với nước thải có nồng độ kim loại cao (trên 1g/l), chi phí điện năng
khá lớn”.[10]
Phương pháp oxy hóa – khử
“Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng pemanganat Kali, H2O2, oxy
trong không khí, ozon, MnO2... Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong
nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước. Quá trình

này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa chỉ được
dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không
thể bị tách bằng phương pháp khác.” [10]
Ngoài ra còn một số phương pháp như: phương pháp hấp phụ, phương pháp
sinh học,...
1.3 Nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng của PANi
1.3.1 Tổng hợp PANi
“PANi là vật liệu dễ tổng hợp và thân thiện với môi trường. Có thể tổng hợp
chúng bằng 2 phương pháp sau: Phương pháp hóa học và phương pháp điện hóa.
Khi tổng hợp bằng phương pháp hóa học cho polymer ở dạng bột và phương
pháp điện hóa cho polymer ở dạng màng. Những polymer dẫn điện thông dụng như
polypyrrole (PPy), polyaniline (PANi) và polythiophene (PT) thì có thể được tổng
hợp bằng cả hai phương pháp điện hóa và hóa học.” [11]
a, Phương pháp hóa học
“Phương pháp tổng hợp polymer hóa aniline theo con đường hóa học đã được
biết đến từ lâu. Nhưng cho đến khi phát hiện ra tính chất dẫn điện của PANi thì việc
nghiên cứu các phương pháp tổng hợp được quan tâm đến nhiều hơn. Có thể như
polymer hóa aniline trong môi trường axit để tạo thành polyaniline có cấu tạo như
sau:
H
N
N n
H
polyanilin (PANi)


Nguyên tắc tổng hợp PANi theo phương pháp hóa học là sử dụng các chất
oxi hóa như (NH4)2S2O8, Na2S2O8, K2Cr2O7, KMnO4, FeCl3, H2O2… trong môi
trường acid. Thế oxi hóa Ani khoảng 0,7V. Chính vì vậy, chỉ cần dùng các chất oxi
hóa có thể oxi hóa trong khoảng này là có thể oxi hóa được Ani. Các chất này vừa

oxi hóa Ani, PANi, vừa đóng vai trò là chất doping PANi. Trong các chất nói trên
thì (NH4)2S2O8 được quan tâm nhiều hơn vì thế oxi hóa – khử của nó cao, khoảng
2,01V và PANi tổng hợp bằng chất này có khả năng dẫn điện cao. PANi được tổng
hợp bằng (NH4)2S2O8 có thể thực hiện trong môi trường HCl, H2SO4.” [11]
PANi được tổng hợp theo phương pháp hóa học từ aniline bằng cách sử dụng
ammonium persulfate và acid dodecyl benzenesulfonic như một chất oxi hóa và
dopant.
Quá trình hóa học xảy ra như sau (hình 1.1):
NH2
+

(NH4)2S2O8, HA, H2O

H
N

N

-

-

A

A

N
H

reduction

N n

oxidation

Emeraldine salt
- HA

- HA

N
N
H
Emeraldine base

N 2n
H
Leucoemeraldine salt

+ HA

H
N

H
N
A-

reduction

N n

+ HA

H
N

oxidation

N 2n
H
Leucoemeraldine base

Hình 1.1. Sơ đồ tổng hợp PANi từ Ani và (NH4)2S2O8
PANi được tổng hợp theo phương pháp hóa học trên có những tính chất
như: có độ ổn định và giữ nhiệt tốt, có thể tan tốt trong các dung môi hữu cơ như
chloroform, m-cresol, dimethylformamide,…


b, Phương pháp điện hóa
Ngoài phương pháp tổng hợp hóa học thông thường, do có tính chất dẫn
điện nên các polymer dẫn điện còn được tổng hợp bằng phương pháp điện hóa.
“Nguyên tắc của phương pháp điện hóa là dùng dòng điện để tạo nên sự phân
cực với điện thế thích hợp, sao cho đủ năng lượng để oxi hóa monome trên bề mặt
điện cực, khơi mào cho polymer hóa điện hóa tạo màng dẫn điện phủ trên bề mặt
điện cực làm việc (WE). Điện cực làm việc có thể là Au, Pt,thép CT3, thép 316L,...
Đối với aniline, trước khi polymer hóa điện hóa, 12 amiline được hòa tan trong
dung dịch acid như H2SO4, HCl, (COOH)2... Như vậy, có thể tạo trực tiếp PANi lên
mẫu kim loại cần bảo vệ; do đó việc chống ăn mòn và bảo vệ kim loại bằng phương
pháp điện hóa có ưu việt hơn cả. Do thế oxi hoá của ANi khoảng 0,7V nên có thể sử

dụng phương pháp phân cực thế động trong khoảng thế từ -0,2 đến 1,2V bằng thiết
bị điện hoá potentiostat - là thiết bị tạo được điện thế hay dòng điện theo yêu cầu để
áp lên hệ điện cực, đồng thời cho phép ghi lại các tín hiệu phản hồi (áp dòng ghi lại
điện thế hoặc ngược lại). Từ các số liệu về thế hoặc dòng phân cực tạo ra từ máy
potentiostat và các số liệu phản hồi ghi được đồ thị thế - dòng hay ngược lại là dòng
- thế gọi là đường cong phân cực. Qua các đặc trưng của đường cong phân cực có
thể xác định được đặc điểm, tính chất điện hóa của hệ đó.” [11]
1.3.2 Ứng dụng của PANi
“PANi được ứng dụng rất rộng rãi vì ưu điểm dễ tổng hợp và thân thiện với
môi trường của nó. Có thể kế đến một số ứng dụng như trong các ngành điện tử,
cảm biến sinh học và vật liệu nguồn điện hóa học. Ngoài ra PANi còn được ứng
dụng làm mảng điện sắc do màu của nó thay đổi tuỳ thuộc vào phản ứng oxi hoákhử của màng, làm chỉ thị màu, ... đặc biệt là khả năng chống ăn mòn và bảo vệ
theo chiều cơ chế bố sung cho nhau, có khả năng tạo màng lớp lót trong thụ động bề
mặt kim loại, tính ức chế thay thế cho các lớp chromate độc hại.” [12]. Ngoài ra
PANi còn được sử dụng làm vật liệu hấp phụ KLN một cách hiệu quả.


1.4 Xơ dừa và ứng dụng của xơ dừa
1.4.1 Thành phần hóa học của xơ dừa
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của xơ dừa
Thành phần

% Chất khô
A

B

Độ ẩm

15,38

20,0

Tro

6,19

Cellulose

24,25

Pentosan (xylan-hemicelluloses)

27,31

Furural

17,40

Lignin

54,78

C

D
25,5
9,0

40-50

10,4

15-35

33,3

20-40

N

0,3

CaO

0,4

P 2 O5

0,5

K2 O

0,9

35,99

35,5

TOM (total organic matter)%

94-98

OC (organic carbon) %

45-45

C:N

80:1

(Gonzales, B.P (1970), Joachin, A.W.R (1930), (Sjostrom, 1993), srael, A.U.
(2010,2011)).
Trong đó hàm lượng lignocellulose cao nên tính chất vật lý của xơ dừa là bền
dưới nước. Hơn nữa lignin và cellulose là các biopolymerr chứa nhiều phenolic
hydroxyl, carboxylic, amin, sulphate groups, do vậy có thể dễ dàng tương tác với
chất ô nhiễm hay các kim loại nặng trong nước thải (Tan etal.,1993; Veglio và
Beolchini, 1997; Gballahetal., 1997).
1.4.2 Cấu trúc và ứng dụng của xơ dừa
1.4.2.1 Cấu trúc của xơ dừa
Cấu trúc của xơ dừa là dạng sợi và xốp. Thành phần gồm có cellulose,
hemicellulose, pectin, ligin, protein,… từ đó biến tính xơ dừa để tạo những liên kết
mới, nhóm chức mới hoặc các khe trống để hấp phụ kim loại hay một số chất ô
nhiễm. Trên thế giới, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu biến tính một số loại vật
liệu là phụ phẩm nông học như xơ dừa, bã mía, vỏ trấu để ứng dụng xử lý ô nhiễm
môi trường. Radad (2002) [13] cho rằng các vị trí amonic phenolic trong lignin có


ái lực mạnh với các kim loại nặng. Mykola (1999) [14] galacturonic acid trong
peptin là những vị trí liên kết mạnh với các cation.
Ở Việt Nam , xơ dừa rất nhiều, phương pháp này lại đơn giản hiệu quả và

thân thiện với môi trường nên nó đang là hướng đi của các nhà nghiên cứu trong
những năm vừa qua.
1.4.2.2 Ứng dụng của xơ dừa
Xơ dừa ngoài ứng dụng để tổng hợp vật liệu hấp phụ chúng còn nhiều ứng
dụng khác trong các lĩnh vực:
Trong nông nghiệp: Phân bón, giá để trồng trọt, kích thích tăng trưởng, tác
nhân giữ nước, …
Trong ngành hóa chất: Sản xuất K2O, công nghiệp nhựa, bột kết dính trong
sản xuất gỗ ván, kết gắn các hạt trong tấm vật liệu…
Trong sản xuất vật liệu xây dựng: Vật liệu trần, mái, tường, vật liệu cách
nhiệt, cách âm,…
1.5 Lý thuyết về phương pháp hấp phụ
1.5.1 Phương pháp hấp phụ
“Hấp phụ là sự tích lũy hay tập chung các chất trên bề mặt phân cách pha
(khí - rắn, lỏng - rắn, khí - lỏng, lỏng - lỏng). Chất có bề mặt trên đó xảy ra sự hấp
phụ gọi là chất hấp phụ, còn chất được tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ gọi là chất
bị hấp phụ. Hiện tượng hấp phụ xảy ra do tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị
hấp phụ. Tùy theo bản chất lực tương tác mà người ta có thể chia hấp phụ thành 2
loại: Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.” [15-18].
Hấp phụ vật lý
“Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân
tử, các ion...) ở bề mặt phân chia pha bởi lực Van der Walls yếu. Đó chính là tổng
hợp của nhiều loại lực khác nhau như là: tĩnh điện, cảm ứng, tán xạ, và lực định
hướng. 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 tạo thành các liên kết hóa học) mà chất bị
hấp phụ chỉ ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt chất hấp
phụ. Do vậy, trong quá trình hấp phụ vật lý không có sự biến đổi đáng kể cấu trúc
điện tử của cả chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Ở hấp phụ vật lý, nhiệt hắp phụ

không lớn, năng lượng tương tác thường ít khi vượt quá 10 kcal/mol, phần nhiều từ
3 – 5 kcal/mol và năng lượng hoạt hóa không vượt quá 1 kcal/mol.” [15-18].
Hấp phụ hóa học
“Hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo hợp chất hóa học
với các phân tử chất bị hấp phụ. Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học
thông thường (liên kết ion, cộng hóa trị, liên kết phối trí...) Nhiệt hấp phụ hóa học
tương đương với nhiệt phản ứng hóa học và có thể đạt tới giá trị 100 kcal/mol. Cấu
trúc điện tử của cả chất hấp phụ và chất bị hấp phụ đều có sự biến đổi sâu sắc, tạo
thành liên kết hóa học. Trong thực tế, sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa
học chỉ là tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Trong một số quá trình
hấp phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.” [15-18 ].
1.5.2 Quy trình hấp phụ
Quá trình hấp phụ xảy ra qua ba giai đoạn:
Giai đoạn 1: Di chuyển các chất cần hấp phụ từ chất thải tới bề mặt hạt hấp
phụ.
Giai đoạn 2: Thực hiện quá trình hấp phụ.
Giai đoạn 3: Di chuyển các chất ô nhiễm vào bên trong hạt hấp phụ.
Dung lượng hấp phụ (q)
Dung lượng hấp phụ là lượng chất bị hấp phụ (độ hấp phụ) bởi 1 gam chất
hấp phụ rắn được tính theo công thức sau:
q=

(C0 - C).V
m

(1.1)

Trong đó: q: dung lượng chất bị hấp phụ (mg/g).
V: thể tích dung dịch bị hấp phụ.
m: khối lượng chất hấp phụ (gam) .

Co, C: Nồng độ ban đầu và nông độ cân bằng của chất bị hấp phụ (mg/l).
[15-16]
Hiệu suất hấp phụ (H) là tỉ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ (C) và nồng
độ dung dịch ban đầu Co [19,20].


Hiệu suất hấp phụ (H)
Hiệu suất hấp phụ là tỉ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ
dung dịch ban đầu, theo công thức 1.2.
H

Co C
.100(%)
m

(1.2)

1.5.3 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mô tả quá trình hấp phụ một lớp
đơn phân tử trên bề mặt vật rắn và phương trình được thiết lập trên các giả thiết sau:
Các phân tử chất hấp phụ đơn lớp trên bề mặt chất hấp phụ
Sự hấp phụ là chọn lọc
Các phân tử chất hấp phụ độc lập, không tương tác qua lại với nhau.
Bề mặt chất hấp phụ đồng nhất về mặt năng lượng
Giữa các phân tử trên lớp bề mặt và bên trong lớp thể tích có cân bằng
động học.
Trong pha lỏng phương trình có dạng:
q = q max

K L .C

1+K L .C

(1.3)

Trong đó: KL: Hằng số hấp phụ Langmuir
q là lượng chất bị hấp phụ trên 1,0 gam chất hấp phụ (mg/g).
C là nồng độ chất bị hấp phụ lúc cân bằng hấp phụ.
qmax là dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g).
Phương trình (1.3) có thể viết dưới dạng:
q = q max
max

C
=q
1/K L +C

C
a+C

(1.4)

Để xác định được các hệ số trong phương trình hấp phụ đẳng nhiệt
Langmuir người ta chuyển phương trình (1.4) về dạng tuyến tính sau:
C
1
1
=
+
.C
q

K L .q max
q max

Từ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của C/q vào C ta tính được qmax và KL :

(1.5)