quy trinh nghien cuu hap phu dang nhiet

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ ĐẲNG NHIỆT</b>

Cao Thế Hà, Vũ Ngọc Duy

<b>I. Các khái niệm cơ bản</b>

<b>Hấp phụ là hiện tượng tích luỹ chất trên bề mặt phân cách pha. </b>
<i>Lưu ý: Phân biệt quá trình hấp phụ và quá trình hấp thụ</i>

<b>Chất hấp phụ: là chất thu hút phân tử (ion) lên bề mặt. </b>

<b>Chất bị hấp phụ: là chất được tích luỹ trên bề mặt phân cách pha (thường khảo sát là rắn</b>
- lỏng).

<b>Động học hấp phụ là diễn biến nồng độ chất bị hấp phụ (còn lại trong dung dịch) theo</b>
thời gian. Đường cong biểu diễn nồng độ theo thời gian được gọi là đường động học hấp
phụ.

<b>Đường đẳng nhiệt hấp phụ biểu diễn sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ theo nồng độ</b>
cân bằng ở một nhiệt độ xác định.

<b>Dung lượng hấp phụ là lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị chất hấp phụ tại thời điểm</b>
cân bằng.

<b>II. Nghiên cứu hấp phụ</b>

Bao gồm 2 nội dung: (1) khảo sát động học hấp phụ và (2) xây dựng đường đẳng nhiệt
hấp phụ.

<b>II.1. Khảo sát động học hấp phụ</b>

Việc khảo sát động học hấp phụ giúp chúng ta đánh giá được tốc độ quá trình hấp phụ là

nhanh hay chậm, xác định được thời gian đạt cân bằng để làm thí nghiệm xây dựng
đường đẳng nhiệt hấp phụ.

<b>Quy trình thực nghiệm:</b>

Tuỳ theo đặc điểm của hệ hấp phụ mà ta có thể tiến hành theo quy trình 1 hay 2.

<i><b>Quy trình 1:</b></i> Lấy 1 L dung dịch, khuấy đều (có thể bằng máy khuấy từ hoặc khuấy cơ),
thêm m (g) chất hấp phụ và tiếp tục khuấy trong 10 phút (mục đích là để bề mặt chất hấp
phụ thấm ướt hồn tồn). Sau đó thêm V (ml) dung dịch chất hấp phụ gốc và bắt đầu tính
giờ. Sau các thời điểm 5, 10, 20, 40, 60, 120, 180 phút lấy mẫu và lọc nhanh qua giấy lọc
0,45 um (tốt nhất là lọc bằng thiết bị lọc cầm tay). Số lượng mẫu lấy khoảng 7 – 10 (lưu ý
phải xác định nồng độ tại thời điểm ban đầu (mẫu số “0”), mẫu này cần lấy lặp lại 2 – 3
lần). Mẫu sau lọc được bảo quản bằng chất bảo quản tương ứng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

sai số trong quá trình phân tích, đo đạc; hiệu xuất hấp phụ khi cân bằng đạt khoảng 30 –
70 %.

Thời gian lấy mẫu có thể thay đổi tuỳ theo bản chất (cách tốt nhất để lựa chọn thời gian
lấy mẫu là tham khảo các nghiên cứu cùng loại đã được thực hiện).

Xác định thời gian cân bằng: Quá trình hấp phụ coi như đạt cân bằng khi ta có 3 số liệu
sát nhau dao động quanh 1 con số (hay sai lệch giữa 2 số liệu cuối cùng khơng q 2 %).

<i><b>Quy trình 2:</b></i> Trong quy trình này, số lượng bình phản ứng (thường sử dụng bình tam giác
có nút cao su) bằng với số lượng mẫu lấy ( 7- 10). Với mỗi bình ta cho thể tích dung dịch
và lượng chất hấp phụ và chất bị hấp phụ là như nhau. Các bước thí nghiệm được thực
hiện tương tự quy trình 1. Sau mỗi thời điểm, một bình được lấy ra lọc.

<b>Đường động học hấp phụ:</b>

Biểu diễn biến thiên nồng độ trên đồ thị C – t và xác định thời gian đạt cân bằng.

<b>II.2. Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ</b>
<b>Quy trình thực nghiệm: </b>

Để xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ, ta tiến hành thí nghiệm với 7- 10 nồng độ ban
đầu (C0) chất bị hấp phụ khác nhau, cùng 1 nồng độ chất hấp thụ. Các điều kiện khác

(pH, nhiệt độ, lực ion, thể tích, tốc độ khuấy như nhau trong mỗi thí nghiệm. Quá trình
hấp phụ với mỗi nồng độ ban đầu được tiến hành quá thời gian cân bằng hấp phụ (khoảng
5 – 10 % để đảm bảo hấp phụ đạt cân bằng). Sau khi đạt cân bằng, các mẫu được lọc để
xác định nồng độ còn lại (chưa hấp phụ) sau khi cân bằng.

<b>Đường đẳng nhiệt hấp phụ:</b>

Gọi: V là thể tích dung dịch phản ứng
m là khối lượng chất hấp phụ
C0 là nồng độ chất hấp phụ ban đầu

Ccb là nồng độ tại thời điểm cân bằng

Dung lượng hấp phụ được tính như sau:

0
cb
0

C
C

-C



t
C

*
*

*
* *

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Như vậy, với mỗi nồng độ ban đầu C0 ta sẽ có một dung lượng hấp phụ ứng với nồng độ

cân bằng tương ứng, biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào nồng độ cân
bằng ta thu được đồ thị có dạng như sau:

<b>Xử lý số liệu thực nghiệm:</b>

Số liệu thưc nghiệm có thể được xử lý theo một số mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt. Hai mơ
hình phổ biến được sử dụng là: mơ hình Langmuir và mơ hình Frienlich.

<i><b>Mơ hình Langmuir:</b></i>

.C
K

1

.C
K

m
m
m






Trong đó : Γ : dung lượng hấp phụ ứng với nồng độ C.
Γ m : dung lượng hấp phụ cực đại đơn lớp.

C : nồng độ chất bị hấp phụ lúc cân bằng.
Km : hằng số cân bằng hấp phụ.

Để xác định Γ m, Km trong phương trình Langmuir ta tuyến tính hố phương trình trên

thành:

m
m

m

1
1
K
1
1







 <i>C</i>

Từ các số liệu nồng độ chất bị hấp phụ ở thời điểm ban đầu và thời điểm cân bằng, lượng
chất hấp phụ ta tính được các thơng số trong bảng sau:

Số thí nghiệm Ccb Γ 1/Ccb 1/ Γ

1
2
…

N

C_cb
Γ

**
**

* *

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

Biểu diễn sự phụ thuộc 1/T theo 1/Ccb. Đường thu được sẽ là một đường thẳng với giao

điểm với trục tung là 1/ Tm, độ dốc của đường thẳng là 1/ TmKm. Từ đó ta xác định được

các thơng số trong phương trình Langmuir.

<i><b>Mơ hình Frienlich: </b></i>

n
1
K.C




Trong đó: Γ : dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng.

C: là nồng độ chất bị hấp phụ trong dung dịch ở trạng thái cân bằng
μg/l.

K: là hằng số đẳng nhiệt Freundlich.
n: hệ số mũ đẳng nhiệt Freundlich, (n >1)

Để xác định K, n trong phương trình Frienlich, ta tuyến tính hố phương trình trên thành:
ln(Γ) = ln(K) + ln(C)/n

Từ các số liệu khảo sát ta tính tốn được như bảng số liệu sau:

Số thí nghiệm Ccb Γ Ln(Ccb) Ln( Γ)

1
2
…

N

Biểu diễn sự phụ thuộc ln(Γ) theo ln(Ccb) ta sẽ thu được một đường thẳng. Từ độ dốc của

đường thẳng ta xác định được n, từ giao điểm với trục tung ta xác định được K.
Câu hỏi: mơ hình nào mơ tả tốt hơn q trình hấp phụ?

Để trả lời câu hỏi này thơng thường ta dựa vào các giá trị hệ số tương quan R2_{của các}

đường tuyến tính, R2_{càng gần 1 thì mơ hình tương ứng tốt hơn.}

<b>III. Những lưu ý khi làm thí nghiệm</b>

</div>

<!--links-->