Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại cu2+ trong nước bằng vật liệu bã cà phênano fe3o4

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA
---------------------------

PHẠM MINH KHIÊM

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ ION KIM LOẠI Cu2+
TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU
BÃ CÀ PHÊ/NANO Fe3O4

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN KHOA HỌC

Đà Nẵng - Năm 2015


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA
---------------------------

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ ION KIM LOẠI Cu2+
TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU
BÃ CÀ PHÊ/NANO Fe3O4

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN KHOA HỌC
Sinh viên thực hiện:

PHẠM MINH KHIÊM

Lớp:

11CHP

Giảng viên hướng dẫn: TS. BÙI XUÂN VỮNG

Đà Nẵng - Năm 2015


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐHSP

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA HÓA

--------------------NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên: PHẠM MINH KHIÊM
2. Lớp: 11CHP
3. Tên đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại Cu2+ trong nước bằng vật liệu
bã cà phê/nano Fe3O4” .
4. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ:
a) Nguyên liệu: Bã cà phê.
b) Hóa chất: CuSO4.5H2O, FeCl3.6H2O, FeCl2.4H2O, NH4OH, axit pecloric.
c) Dụng cụ, thiết bị: Máy pH, máy khuấy từ, máy quang phổ hấp phụ phân tử

UV-Vis, tủ sấy, giấy lọc và các dụng cụ thủy tinh khác.
5. Nội dung nghiên cứu:
-

Điều chế nano Fe3O4, vật liệu hấp phụ bã cà phê/nano Fe3O4.

-

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ion kim loại đồng trong
nước bằng vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 chế tạo được như: Khối lượng vật
liệu hấp phụ, thời gian, pH, dung lượng hấp phụ.

6. Giáo viên hướng dẫn: Bùi Xuân Vững.
7. Ngày giao đề tài: Ngày 10 tháng 8 năm 2014.
8. Ngày hoàn thành: Ngày 24 tháng 5 năm 2015.
Chủ nhiệm Khoa

Giáo viên hướng dẫn

PGS. TS Lê Tự Hải

TS. Bùi Xuân Vững

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho khoa ngày ……. Tháng …….năm
2015.
Kết quả điểm đánh giá:
Ngày…..tháng…..năm 2015
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

LỜI CẢM ƠN
Khóa ḷn tốt nghiệp là q trình vận dụng các kiến thức lý thuyết đã được
học trên lớp vào nghiên cứu thực nghiệm. Từ đó giúp ta hiểu sâu hơn bản chất kiến
thức đã được học. Trong thời gian vừa qua đã đem lại cho tôi những kiến thức bổ
ích cùng nhiều kinh nghiệm q báo. Đến hơm nay tơi đã hồn thành đề tài khóa
ḷn của mình. Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến:
- Thầy giáo TS. Bùi Xuân Vững, giảng viên khoa Hóa – Trường Đại Học Sư
Phạm Đà Nẵng đã định hướng và giúp đỡ tôi tận tình trong suốt q trình làm khóa
ḷn.
- Các thầy cơ giáo trong trường và đặc biệt là các thầy cô trong khoa Hóa –
trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức,
kinh nghiệm quý báo của mình trong suốt 4 năm học vừa qua.
- Các thầy, cơ quản lý phịng thí nghiệm đã tạo điều kiện giúp đỡ trong suốt
thời gian thực hiện đề tài.
- Tơi cũng xin cảm ơn gia đình, các bạn cùng lớp đã nhiệt tình, động viên
giúp đỡ để hoàn thành đề tài.
Mặc dù đã cố gắng hoàn thành bài khóa luận trong phạm vi cho phép nhưng
chắc chắn khơng tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự cảm thơng và
góp ý của thấy cơ và các bạn để bài khóa ḷn được hồn thiện hơn.
Đà Nẵng, ngày 26 tháng 5 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Phạm Minh Khiêm


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1

1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................................ 2
4. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 2
4.1. Nghiên cứu lý thuyết ........................................................................................ 2
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm ................................................................................... 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................. 3
5.1. Ý nghĩa khoa học .............................................................................................. 3
5.2. Ý nghĩa thực tiễn .............................................................................................. 3
6. Cấu trúc đề tài: .................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................. 5
1.1. Vai trị của nước và sự ơ nhiễm nguồn nước bởi các kim loại nặng ................5
1.1.1. Vai trò của nước ........................................................................................... 5
1.1.2. Thực trạng ô nhiễm nước bởi các kim loại nặng............................................. 5
1.1.3. Một số nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng trong nước ................................... 6
1.2. Giới thiệu về kim loại đồng .............................................................................. 8
1.2.1. Tính chất và sự phân bố của đồng trong mơi trường....................................... 8
1.2.2. Độc tính của đồng ........................................................................................ 9
1.3. Một số phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước ..................................... 10
1.3.1. Phương pháp sinh học .................................................................................. 10
1.3.2. Phương pháp sử dụng vi tảo ......................................................................... 10
1.3.3. Phương pháp hố học................................................................................... 11
1.3.4. Phương pháp hóa lý ..................................................................................... 11
1.4. Tổng quan về phương pháp hấp phụ ............................................................... 11
1.4.1. Các khái niệm và phân loại hấp phụ ............................................................ 12
1.4.2. Các mơ hình cơ bản của q trình hấp phụ .................................................. 14
1.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ................................................ 18


1.5. Giới thiệu về bã cà phê ................................................................................... 19

1.6. Gıớı thıệu về nano sắt từ Fe3O4 ....................................................................... 21
1.7. Phương pháp UV – VIS .................................................................................. 23
1.7.1. Sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu ...................................................... 23
1.7.2. Các định luật cơ bản về sự hấp thụ ánh sáng ................................................ 23
CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ............................................... 26
2.1. Nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ ................................................................... 26
2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất ............................................................................... 26
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu .................................................................... 26
2.2. Tiến hành thực nghiệm ................................................................................... 27
2.2.1. Xử lý bã cà phê và chuẩn bị hóa chất ........................................................... 27
2.2.2. Điều chế vật liệu bã cà phê/ nano Fe3O4....................................................... 27
2.2.3. Khảo sát quá trình hấp phụ ion kim loại đồng trong nước bằng bã cà phê/nano
Fe3O4 ..................................................................................................................... 30
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................... 33
3.1. Một số đặc trưng cấu trúc của bã cà phê và vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 ...... 33
3.1.1. Ảnh SEM của vật liệu .................................................................................. 33
3.1.2. Nhiễu xạ XRD ............................................................................................ 34
3.1.3. Phổ hồng ngoại IR ....................................................................................... 35
3.1.4. Diện tích bề mặt riêng theo phương pháp BET ............................................ 36
3.2. Hiệu suất tạo nano Fe3O4 ................................................................................ 36
3.3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ của VLHP chế tạo từ bã cà phê đối với ion Cu2+
...................................................................................................................................37
3.3.1 Đường chuẩn của Cu2+ .................................................................................. 37
3.3.2. Khảo sát khả năng hấp phụ của các mẫu vật liệu .......................................... 38
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến quá trình hấp phụ Cu2+ ....... 38
3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ Cu2+ ............................. 41
3.3.6. Dung lượng hấp phụ ................................................................................... 43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 47

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
IR

Infrared (phổ hồng ngoại)

ppm

parts per million ( một phần triệu)

SEM

Scanning Electron Microscopy (Hiển vi điện tử quét)

T

Nhiệt độ

t

Thời gian

XRD

X-ray Diffraction ( Nhiễu xạ tia X)

VLHP

Vật liệu hấp phụ

UV-VIS

Ultrviolet – Visible ( Tử ngoại và Khả kiến )


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Hiệu suất điều chế Fe3O4 bằng phương pháp đồng kết tủa ..................... 37
Bảng 3.2. Đường chuẩn của ion Cu2+..................................................................... 37
Bảng 3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ của các mẫu vật liệu ................................... 38
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến quá trình hấp phụ Cu2+ ............. 38
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến quá trình hấp phụ Cu2+ .................. 40
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của pH ................................................................................ 41
Bảng 3.7.Ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ 43
Bảng 3.8. Bảng giá trị xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ của VLHP với ion kim
loại Cu2+ ................................................................................................................ 43
Bảng 3.9. Giá trị xây dựng phương trình đẳng nhiệt Langmuir .............................. 44
Bảng 3.10. Các thơng số của phương trình hấp phụ Langmuir ............................... 44
Bảng 3.11. Dung lượng hấp phụ cực đại của bã cà phê/nano Fe3O4, bã đậu nành,vỏ
lac, vỏ trấu đối với ion Cu2+................................................................................... 44
Bảng 3.12. Bảng giá trị xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ theo mơ hình
Freundlich ............................................................................................................. 45
Bảng 3.13. Các thơng số của phương trình hấp phụ Freundlich ............................. 45


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ..................................................... 16
Hình 1.2. Sự phụ thuộc của Cs/q vào Cs ................................................................ 16
Hình 1.3. Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich ........................................... 17
Hình 1.4. Tiêu thụ cà phê đầu người một số nước (kg/người/năm) ........................ 20
Hình 1.5. Đồ thị mơ tả sự phụ thuộc tuyến tính giữa mật độ quang D (trục tung) và

nồng độ C ( trục hoành). ....................................................................................... 25
Hình 2.1. Sơ đồ điều chế nano Fe3O4 ..................................................................... 28
Hình 2.2 Dung dịch Fe3O4 trước vào sau khi cho NH4OH ..................................... 29
Hình 2.3. Sơ đồ quy trình điều chế vật liệu hấp phụ bã cà phê /nano Fe3O4 ........... 29
Hình 3.1. Ảnh SEM của vật liệu bã cà phê............................................................. 33
Hình 3.2. Ảnh SEM của vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 ........................................ 33
Hình 3.3. Nhiễu xạ tia X của bột Fe3O4. ................................................................ 34
Hình 3.4. Nhiễu xạ tia X của bã cà phê/nano Fe3O4. .............................................. 35
Hình 3.5. Phổ hồng ngoại IR của bã cà phê ........................................................... 35
Hình 3.6. Phổ hồng ngoại IR của bã cà phê/Fe3O4 ................................................. 36
Hình 3.7. Đường chuẩn của Cu2+ ........................................................................... 37
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến dung lượng hấp
phụ ........................................................................................................................ 39
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ.
.............................................................................................................................. 39
Hình 3.10 Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến tải trọng hấp phụ Cu2+ .................. 40
Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ. ......... 41
Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH và tải trọng hấp phụ ...................... 42
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ. .................. 42
Hình 3.14. Đường cong đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của VLHP với ion kim loại
Cu2+ ....................................................................................................................... 43
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn phương trình đẳng nhiệt hấp phụ theo Langmuir ........ 44
Hình 3.16. Phương trình đẳng nhiệt theo Freundlich .............................................. 45


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, cùng với sự gia tăng các hoạt động công nghiệp là việc sản sinh các

chất thải nguy hại, tác động tiêu cực trực tiếp đến mơi trường nước. Ngun nhân
chính dẫn đến ô nhiễm môi trường nước là do các hoạt động khai thác mỏ, nước
thải của các khu công nghiệp, khu chế xuất … Hầu hết các nguồn nước thải này đều
chứa nhiều ion kim loại nặng như: Cu(II), Mn(II), Pb(II),… nhưng trước khi đưa ra
ngồi mơi trường hầu như chưa được xử lý, hoặc xử lý sơ bộ, do vậy đã gây ô
nhiễm môi trường nước. Đây là những chất có liên quan trực tiếp đến các biến đổi
gan, ung thư cũng như ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường dù chỉ ở hàm lượng
nhỏ.
Do đó, nghiên cứu tách loại các ion kim loại nặng 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, trong đó
phương pháp dùng vật liệu hấp phụ được sử dụng rộng rãi hơn do có nhiều ưu điểm
như xử lý nhanh, có thể tách loại được đồng thời nhiều kim loại trong dung dịch, dễ
chế tạo và đặc biệc là phương pháp sử dụng nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, hơn nữa
nước ta là một nước nông nghiệp có nguồn phế thải nơng nghiệp dồi dào rất thuận
lợi cho việc phát triễn phương pháp này.
Trong các phương pháp hấp phụ thì các vật liệu biến đổi từ tính từ các phế
phẩm như bã cà phê, tro trấu, vỏ lạc… được xem là các loại vật liệu hấp phụ có
nhiều triễn vọng [7].
Cà phê là một thức uống phổ biến trên thế giới [21]. Cùng với nhu cầu cuộc
sống ngày càng tăng thì nhu cầu tiêu thụ cà phê ngày càng cao. Và song song với
điều đó là lượng bã cà phê thải ra cũng lớn không kém nhưng phần lớn chúng được
đem đổ hoặc thu gom làm phân bón, chưa tận dụng hết tiềm năng của loại phế phẩm
này. Bã cà phê là một vật liệu lignocellulose, có khả năng tách kim loại nặng hịa
tan và màu trong nước nhờ vào cấu trúc xốp. Oxit sắt từ Fe3O4 có kích thước nano
khi được phân bố trong vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4 sẽ làm cho vật liệu có diện


2

tích bề mặt riêng tăng lên dẫn đến tăng khả năng hấp phụ, mặc khác các hạt nano
Fe3O4 lại rất dễ dàng thu hồi tái sử dụng sau quá trình hấp phụ nhờ từ trường ngoài.
Việc điều chế bã cà phê/nano Fe3O4 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 bã cà phê khổng lồ, giảm thiểu khả năng gây ô nhiễm, đồng thời tạo ra
một loại vật liệu hấp phụ rẻ tiền từ nguồn phế thải của cây cà phê. Đó là lý do tơi
chọn đề tài “Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại Cu2+ trong nước bằng vật liệu bã
cà phê/nano Fe3O4” .
2. Mục đích nghiên cứu
Điều chế nano Fe3O4 bằng phương pháp đồng kết tủa.
Điều chế vật liệu hấp phụ bã cà phê/nano Fe3O4.
Xác định các điều kiện tốt nhất để xử lý hiệu quả ion kim loại đồng trong nước
bằng vật liệu bã cà phê/nano Fe3O4.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: bã cà phê được lấy tại các quán cà phê ở Đà Nẵng và
dung dịch chứa ion Cu2+..
Phạm vi nghiên cứu:
+ Nghiên cứu biến tính bã cà phê.
+ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến tính bã cà phê.
+ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến q trình hấp phụ kim loại Cu2+ với các
thơng số thời gian, nồng độ và hàm lượng chất hấp phụ.
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo có liên quan đến đề tài.
Trao đổi với giáo viên hướng dẫn.
Phân tích và tổng hợp lý thuyết tìm ra hướng nghiên cứu phù hợp cho đề tài.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
Thu gom và xử lý bã cà phê.
Điều chế bã cà phê biến đổi từ tính.
Xác định một số thơng số vật lý để đánh giá chất lượng.

3

+ Kiểm tra cấu trúc sản phẩm thông qua chụp SEM, nhiễu xạ tia X tại Viện
khoa học vật liệu - Viện hàn lâm Khoa Học và công nghệ Việt Nam.
+ Đo IR tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2.
+ Đo BET tại Phịng thí nghiệm bộ mơn Hóa dầu - Đại học Bách khoa Đà
Nẵng.
Khảo sát các yếu tổ ảnh hưởng đến độ hấp phụ đối với kim loai Cu2+ của bã cà
phê /nano Fe3O4.
Xác định dung lượng hấp phụ cực đại theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt
Langmuir.
Xử lý tính tốn các số liệu thu được.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học
Điều chế vật liệu hấp phụ bã cà phê/nano Fe3O4 để ứng dụng xử lý kim loai
Cu2+ trong môi trường nước.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Nâng cao giá trị sử dụng nguồn chất thải bã cà phê.
Nghiên cứu và điều chế được loại vật liệu hấp phụ khơng những có khả năng
hấp phụ tốt mà cịn có thể dễ dàng thu hồi đối với nước thải công nghiệp.
6. Cấu trúc đề tài:
Gồm 3 phần
A. PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
2. Mục đích nghiên cứu
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

B. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Nghiên cứu thực nghiệm
Chương 3: Kết quả và thảo luận


4

C. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO


5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Vai trò của nước và sự ô nhiễm nguồn nước bởi các kim loại nặng [17][19]
1.1.1. Vai trò của nước
Nước là tài sản chung của nhân loại, là nguồn gốc của sự sống, là môi trường
trong đó diễn ra các q trình sống. Nước đóng vai trò rất quan trọng trong việc
đảm bảo cuộc sống con người. Nước là dung mơi lý tưởng để hịa tan, phân bố các
chất vô cơ, hữu cơ, làm nguồn dinh dưỡng cho giới thủy sinh cũng như thực vật và
động vật trên cạn, cho giới sinh vật và cả con người. Nước giúp cho các tế bào sinh
vật trao đổi chất dinh dưỡng, tham gia vào các quá trình phản ứng sinh hóa và cấu
tạo tế bào mới. Có thể nói ở đâu có nước ở đó có sự sống.
Trên trái đất, tổng trữ lượng nước khoảng 1386 Km3 trong đó nước biển chiếm
khoảng 97,3% cịn lại là nước ngọt 2,7% (nhưng phần lớn ở dạng đóng băng 77,2%)
[19]. Do vậy, con người khai thác nguồn nước như: nước ngầm, hồ đầm, sơng suối
để phục vụ cho các mục đích khác nhau như: giao thông vận tải, tưới tiêu cho nông
nghiệp, làm thủy điện, cung cấp nước cho sinh hoạt, làm nguyên liệu và các tác
nhân trao đổi nhiệt trong công nghiệp hoặc sử dụng làm các phương tiện giải trí…

Hiện nay, với sự phát triễn nhanh chóng của các nghành công nghiệp, nguồn
nước ngày càng bị ô nhiễm bởi các loại chất thải khác nhau đe dọa môi trường và
sức khỏe con người. Một trong các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước phải kể
đến là các kim loại nặng.
1.1.2.

Thực trạng ô nhiễm nước bởi các kim loại nặng

Cùng với sự phát triễn của khoa học kĩ thuật, nhu cầu cuộc sống của con người
ngày càng tăng cao về mọi mặt dẫn tới sản lượng kim loại do con người khai thác
hằng năm tăng lên. Đây chính là ngun nhân chính làm cho nguồn nước bị ơ
nhiễm bởi các kim loại điển hình như: Cu2+, Fe2+, Pb2+, Ni2+,…
Lịch sử đã ghi nhận những thảm họa môi trường do sự ô nhiễm bởi các kim
loại nặng mà con người phải gánh chịu. Như ở Minatama (một thị trấn nhỏ ở Nhật
Bản nằm ven biển Shirami) người dân ở đây mắc một chứng bệnh kỳ lạ về thần
kinh. Nguyên nhân của bệnh này la do nhiễm độc thủy ngân từ thực phẩm biển và
do nhà máy hóa chất Chisso thải ra (1953). Hoặc như bệnh ItaiItai của người dân


6

sống ở lưu vực sông Tisu (1912 – 1926) do bị nhiễm độc Cd. Ở Bangladesh người
dân ở đây bị đe dọa bởi nguồn nước bị ô nhiễm asen nặng…
Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong
việc thực hiện chính sách và pháp ḷt về bảo vệ mơi trường, nhưng tình trạng ô
nhiễm nước vẫn là vấn đề đáng lo ngại. Ở các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản
xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do khơng có cơng trình và
thiết bị xử lý. Theo đánh giá của một số các cơng trình nghiên cứu, hiện nay hầu hết
các sông, hồ ở hai thành phố lớn là Hà Nội, Hồ Chí Minh và một số thành phố có
các khu cơng nghiệp lớn như Bình Dương, Đà Nẵng nồng độ kim loại nặng của các

sông ở Hà Nội như sơng Tơ Lịch, sơng Nḥ (nơi có nhiều nhà máy, khu cơng
nghiệp), ở thành phố Hồ Chí Minh là sơng Sài Gịn và kênh Nhiêu Lộc, kênh Sài
Gịn… [2] làm ảnh hưởng đến môi trường sống của các sinh vật thủy sinh và sức
khỏe con người. Vì vậy, việc xử lý nước thải ngay tại các nhà máy, các khu cơng
nghiệp là vơ cùng cần thiết và địi hỏi sự giám sát chặt chẽ, thường xuyên của các
cơ quan chức năng.
1.1.3. Một số nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng trong nước [17]
a) Hoạt động khai thác mỏ
Khoa học càng phát triển, nhu cầu của con người và xã hội ngày càng cao dẫn
tới sản lượng kim loại do con người khai thác hàng năm càng tăng hay lượng kim
loại nặng trong nước thải càng lớn, nảy sinh yêu cầu về xử lý nước thải có chứa kim
loại nặng đó. Việc khai thác và tuyển dụng quặng vàng phải dùng đến thuốc tuyển
có chứa Hg, CN-… Ngồi ra, các nguyên tố kim loại nặng như As, Pb… có thể hịa
tan vào nước. Vì vậy, ơ nhiễm hóa học do khai thác và tuyển quặng vàng là nguy cơ
đáng lo ngại đối với nguồn nước sinh hoạt và nước cơng nghiệp. Nước ở các mỏ
than thường có hàm lượng cao các ion kim loại nặng, á kim … cao hơn TCVN từ 1
đến 3 lần. Các kết quả nghiên cứu của Viện Y học lao động và vệ sinh môi trường
năm 2010 cho thấy môi trường các khu vực khai thác, chế biến kim loại màu ở phía
Bắc nước ta như mỏ chì - kẽm Lang Hích, mỏ chì - kẽm Bản Thi, mỏ mangan Cao
Bằng, mỏ thiếc Sơn Dương... thường có hàm lượng kim loại nặng vượt giới hạn cho
phép từ 2 - 10 lần về chì; 1,5 - 5 lần về asen; 2 - 15 lần về kẽm... Tại mỏ than lộ


7

thiên Khánh Hòa nồng độ bụi than và bụi đá trong mơi trường có lúc lên tới
42mg/m3. Hậu quả là có tới 8 - 10% cơng nhân trong khu vực này bị nhiễm độc chì,
asen, hoặc bị bệnh bụi phổi hàng năm phải đi điều trị. Do đó, việc xử lý nước thải từ
hoạt động khai thác mỏ là vô cùng cần thiết.
b) Công nghiệp sản xuất các hợp chất vô cơ

Các kim loại nặng được thải ra ở hầu hết các q trình sản xuất các hợp chất
vơ cơ như quá trình sản xuất xút - Clo, HF, NiSO4, CuSO4 ... Trước đây, thủy ngân
được thải ra với lượng lớn trong quá trình sản xuất xút - clo vì công nghệ sản xuất
xút – clo sử dụng điện cực thủy ngân. Dịng nước thải từ bể điện phân có thể có
nồng độ thủy ngân lên tới 35mg/l. Nồng độ Niken cao tới 390mg/l được phát hiện
trong nước từ một nhà máy sản xuất NiSO4. Khi hàm lượng kim loại nặng thải ra
cao như vậy, nếu khơng có biện pháp xử lý thích hợp, triệt để thì ơ nhiễm nguồn
nước là hậu quả tất yếu.
c) Quá trình sản xuất sơn, mực và thuốc nhuộm
Công nghiệp sản xuất sơn mực và thuốc nhuộm sử dụng nhiều hố chất có
chứa kim loại nặng như: cadimium là kim loại có nhiều trong tự nhiên thường được
sử dụng trong các pigment để in vật liệu dệt, đặc biệt là các pigment màu đỏ, màu
vàng, màu cam, xanh lá cây và được sử dụng là tác nhân nhuộm màu cho vật liệu
dệt, da và sản phẩm plastic. Các kim loại nặng gồm antimoan, asen, bari và seleni,
các kim loại này được cho là gây ra các ảnh hưởng tiêu cực lên sức khỏe con người.
Các kim loại này gắn liền với xơ tổng hợp (có thể tìm thấy trong phụ liệu trang trí
quần áo và vật liệu phụ trợ), các hợp chất hữu cơ như là các nhóm butyl và phenyl
kết hợp thiếc (có thể tìm thấy trong các chất kháng khuẩn, plastic, mực in, sơn và
vật liệu chuyển nhiệt). Crom là kim loại có trong tự nhiên. Trong vật liệu dệt và
quần áo, người ta có thể tìm thấy crom trong plastic, da thuộc và các pigment.
Hiện nay, một số cơ sở sản xuất đang thải trực tiếp nước thải ra môi trường
làm ô nhiễm sơng ngịi, chết các sinh vật thuỷ sinh, ảnh hưởng đến kinh tế và sức
khoẻ của người dân quanh khu vực phát thải. Vì vậy, việc xử lý nước thải sơn, mực,
thuốc nhuộm là vô cùng cấp thiết.
d) Công nghiệp luyện kim


8

Một lượng lớn hóa chất độc hại như: CN-, NH4+, S2O32-và đặc biệt là các

xưởng lò cao, lò khử trực tiếp được thải ra môi trường đã làm ô nhiễm nặng cho
nguồn nước.
Trong những năm gần đây, có thể thấy tình trạng ơ nhiễm mơi trường nước ở
Việt Nam đang là vấn đề cần giải quyết cấp bách trong quá trình phát triển kinh tế xã hội. Việc kiểm sốt, bảo vệ các nguồn nước cũng như hệ sinh thái là việc làm có
ý nghĩa chiến lược quốc gia. Vì vậy, bên cạnh các biện pháp kiểm sốt ơ nhiễm với
những chính sách bảo vệ mơi trường của Nhà nước, nghiên cứu các phương pháp
xử lý ô nhiễm nước hiệu quả, kinh tế là một việc làm thiết thực và có ý nghĩa.
1.2. Giới thiệu về kim loại đồng
1.2.1. Tính chất và sự phân bố của đồng trong môi trường[22]
Đồng là kim loại được biết đến từ thời kỳ tiền sử và được thừa nhận là một
trong những kim loại hữu ích cho con người. Đồng có hàm lượng khoảng 0,007%
khối lượng vỏ trái đất. Đồng cũng là một kim loại có màu vàng ánh đỏ, có độ dẫn
điện và độ dẫn nhiệt cao (so với kim loại nguyên chất ở nhiệt độ phịng chỉ có bạc
có độ dẫn nhiệt cao hơn). Đồng có lẽ là kim loại được con người sử dụng sớm nhất
do các đồ đồng có niên đại khoảng năm 8700 trước cơng ngun đã được tìm thấy.
Ngồi việc tìm thấy đồng trong các loại quặng khác nhau, người ta còn thấy đồng ở
dạng kim loại ở một số nơi.
Trong tự nhiên đồng tồn tại dưới dạng khống vật sunfua hay dạng oxy hóa
(oxit, cacbonat) đơi khi ở dạng kim loại. Trong đất hàm lượng đồng có giá trị từ 2 100mg/kg, tại một số vùng đất trồng nho và cà chua do sử dụng chất bảo vệ thực vật
hàm lượng đồng trong đất có thể đạt 600mg/kg. Khoảng 50% lượng đồng dùng
trong công nghiệp điện, điện tử và khoảng 40% dùng để chế tạo hợp kim.
Trong nước sinh hoạt đồng có nguồn gốc từ đường ống dẫn thiết bị nội thất,
nồng độ của nó có thể đạt tới vài mg/l nếu nước tiếp xúc lâu với các thiết bị đồng.
Trong tự nhiên, đồng tồn tại ở hai trạng thái hóa trị +1 và +2 thường với nồng độ
vài mg/l, trong nước biển 1 - 5 mg/l. Đồng tích tụ trong các hạt sa lắng và phân bố
lại vào môi trường nước ở dạng phức chất với các hợp chất hữu cơ tự nhiên tồn tại
trong nước.


9

Đồng là nguyên tố cần thiết cho các loài động thực vật bậc cao. Đồng được
tìm thấy trong một số loại enzym, bao gồm nhân đồng của cytochrom oxidas,
enzym chứa Cu – Zn superoxid dismutas và nó là kim loại trung tâm của chất
chuyên chở oxy hemocyamin. Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi
protein trong huyết tương là ceruloplasmin (lịng trắng trứng).
1.2.2. Độc tính của đồng [11]
Đồng có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua con đường ăn uống, qua hít
thở khơng khí, qua da. Khi lượng đồng trong cơ thể bị dư thừa thì có thể gây triệu
chứng như buồn nôn, nôn mửa, nặng hơn có thể gây phá hủy gan, thận, thậm chí có
thể gây tử vong.
Một bệnh gọi là bệnh Wilson sinh ra bởi các cơ thể mà đồng bị giữ lại và
không được tiết ra bởi gan vào trong mật. Căn bệnh này nếu khơng được điều trị có
thể dẫn tới các tổn thương não và gan. Các nghiên cứu cũng cho thấy một số người
mắc bệnh về thần kinh như bệnh schizophrenia có nồng độ đồng trong cơ thể cao
hơn so với người bình thường.
Mọi hợp chất của đồng là những chất độc. Đồng kim loại ở dạng bột là một
chất dễ cháy, 30g sulfat đồng khi xâm nhập vào cơ thể con người có khả năng gây
chết người. Đồng trong nước với nồng độ lớn hơn 1mg/l có thể tạo vết bẩn trên
quần áo hay các đồ vật được giặt giũ trong nước đó.
Đồng có độc tính cao đối với hầu hết các thực vật thủy sinh, ở nồng độ thấp <
0,1 mg/l nó đã gây ức chế khơng cho các lồi thực vật này phát triễn. Ngồi ra đồng
cịn có khả năng làm mất muối bởi vậy làm giảm khả năng thẩm thấu của tế bào.
Đối với độc tính của đồng lên thực vật thủy sinh thì đồng chỉ đứng sau thủy
ngân. Đối với loài cá nước ngọt cũng gần như là kim loại có độc tính nhất chì sau
thủy ngân. Ngưỡng độc của đồng là 0,017 – 1 mg/l, tùy thuộc vào điều kiện mơi
trường và từng lồi. Đồng ít độc hơn đối với các lồi cá biển vì khả năng tạo phức
cao của đồng đối với các muối có trong nước biển, các phức này có thể là các phức
kết tủa hoặc các phức được tạo ra này ít nguy hiểm hơn.

10

1.3. Một số phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước [3] [20]
1.3.1. Phương pháp sinh học
Cơ sở của phương pháp này là hiện tượng nhiều loài sinh vật (thực vật thủy
sinh, tảo, nấm, vi khuẩn...) có khả năng giữ lại trên bề mặt hoặc thu nhận vào bên
trong các tế bào của cơ thể chúng các kim loại nặng tồn tại trong đất và nước (hiện
tượng hấp thu sinh học-biosorption).
Các phương pháp sinh học để xử lý kim loại nặng bao gồm:
- Sử dụng các vi sinh vật kỵ khí và hiếu khí.
- Sử dụng thực vật thủy sinh.
- Sử dụng các vật liệu sinh học
1.3.2. Phương pháp sử dụng vi tảo
* Ưu điểm:
Nhiều loại vi tảo có khả năng thu nhận kim loại nặng ở mức độ cao.
Diện tích bề mặt riêng của sinh khối vi tảo vô cùng lớn làm cho chúng rất hiệu
quả trong việc loại trừ và tái thu hồi kim loại nặng trong nước thải.
Sự hấp thu sinh học các ion kim loại nhờ tảo tốt hơn so với sự kết tủa hóa học
ở khả năng thích nghi với sự thay đổi pH và nồng độ kim loại nặng.
Có khả năng xử lý với một thể tích lớn nước thải với tốc độ nhanh.
Có tính chọn lọc cao nên nồng độ kim loại nặng cịn lại sau xử lý sinh học có
thể chỉ còn thấp hơn 1ppm trong nhiều trường hợp.
Hệ thống xử lý sinh học khơng cần các thiết bị hóa chất đắt tiền, dễ vận hành,
phù hợp với các điều kiện hóa lý khác nhau nên giá thành.
* Nhược điểm:
Khả năng hấp thu kim loại nặng của các loài tảo khác nhau là rất khác nhau.
Việc tìm kiếm, chọn lọc những chủng, lồi tảo có khả năng hấp thu mạnh mẽ kim
loại nặng là một nhiệm vụ to lớn của các nhà nghiên cứu hiện nay.
Do kích thức nhỏ nên việc thu hồi sinh khối vi tảo từ môi trường xử lý là khá

khó khăn.


11

Các nguồn nước thải có chứa kim loại nặng trong nhiều trường hợp cịn chứa
nhiều thành phần hóa học khác có độc tính cao với các sinh vật sống vì vậy cần phải
tiến hành xử lý sơ bộ trước khi đưa tảo vào để xử lý kim loại nặng.
1.3.3. Phương pháp hoá học
Bản chất của phương pháp là chuyển các chất tan trong nước thành không tan
bằng cách thêm tác nhân và tách dưới dạng kết tủa chất thường dùng là hydroxyt
Ca, Na và CaCO3 ,Na2SO4.
1.3.4. Phương pháp hóa lý
Bằng con đường xử lý hóa học người ta có thể loại trừ kim loại nặng ra khỏi
nước thải. Với các nguồn nước thải cơng nghiệp có nồng độ kim loại nặng cao và
pH cực đoan thì việc xử lý chúng bằng các phương pháp hóa lý là rất ưu thế.
Các phương pháp hóa lý thường được sử dụng là:
- Phương pháp bay hơi.
- Phương pháp kết tủa hóa học.
- Phương pháp trao đổi ion.
- Phương pháp hấp phụ.
- Kỹ thuật màng.
- Phương pháp điện hóa.
Trong số các phương pháp hóa lý trên thì phương pháp hấp phụ được coi là rất
khả quan, bởi vì:
- Hiệu quả cao, có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải, có thể thu hồi
các chất này.
- Được sử dụng để làm sạch triệt để các chất thải hữu cơ hoà tan sau khi xử lý
sinh học, thường là các chất không thể phân huỷ bằng con đường sinh học và có
tính độc.

1.4. Tổng quan về phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi
các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong
nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó.


12

1.4.1. Các khái niệm và phân loại hấp phụ [6]
a) Sự hấp phụ
Sự hấp phụ là q trình tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí - rắn,
lỏng - rắn, khí - lỏng, lỏng - lỏng).
Chất hấp phụ là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử của
pha khác nằm tiếp xúc với nó. Chất hấp phụ có bề mặt riêng càng lớn thì khả năng
hấp phụ càng mạnh.
Bề mặt riêng là diện tích bề mặt đơn phân tử tính đối với 1g chất hấp phụ.
Chất bị hấp phụ là chất bị hút ra khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề mặt
chất hấp phụ.
Sự hấp phụ xảy ra do lực tương tác giữa các phần tử chất hấp phụ và chất bị
hấp phụ. Tùy theo bản chất của lực tương tác mà người ta phân biệt hấp phụ vật lý
và hấp phụ hóa học.
Hấp phụ vật lý được gây ra bởi lực Vanderwaals (bao gồm ba loại lực: cảm
ứng, định hướng, khuếch tán), lực liên kết hiđro… đây là những lực yếu, nên liên
kết hình thành khơng bền, dễ bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ vật lý có tính tḥn nghịch
cao. Cấu trúc điện tử của các phần tử các chất tham gia quá trình hấp phụ vật lý ít bị
thay đổi. Hấp phụ vật lý khơng địi hỏi sự hoạt hóa phân tử do đó xảy ra nhanh.
Hấp phụ hóa học gây ra bởi lực liên kết hóa học, trong đó có những lực liên
kết mạnh như lực liên kết ion, lực liên kết cộng hóa trị, lực liên kết phối trí… gắn
kết những phần tử chất bị hấp phụ với những phần tử của chất hấp phụ thành những
hợp chất bề mặt. Năng lượng liên kết này lớn (có thể tới hàng trăm kJ/mol), do đó

liên kết tạo thành bền khó bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ hóa học thường khơng tḥn
nghịch và khơng thể vượt quá một đơn lớp phân tử.
Trong hấp phụ hóa học, cấu trúc điện tử của các phần tử của các chất tham gia
q trình hấp phụ có sự biến đổi sâu sắc dẫn đến sự hình thành liên kết hóa học. Sự
hấp phụ hóa học cịn địi hỏi sự hoạt hóa phân tử do đó xảy ra chậm. 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. Một số trường hợp tồn tại đồng thời cả hai hình thức hấp phụ. Ở


13

vùng nhiệt độ thấp thường xảy ra hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp
phụ vật lý giảm, khả năng hấp phụ hóa học tăng lên.
b) Cân bằng hấp phụ
Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch. Khi tốc độ hấp phụ (quá trình
thuận) bằng tốc độ giải hấp phụ (quá trình nghịch) thì quá trình hấp phụ đạt trạng
thái cân bằng.
Với một lượng xác định, lượng chất bị hấp phụ là một hàm của nhiệt độ và áp
suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích.
q = f(T, P hoặc C) (1.1)
Trong đó:
q: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
T: Nhiệt độ
P: Áp suất
C: Nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích (mg/l)
c) Dung lượng hấp phụ
Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị
khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng trong điều kiện xác định về nồng độ
và nhiệt độ [10].
q

Co  Ccb
.V
m

(1.2)

Trong đó:
q: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
V: Thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (l)
m: Khối lượng chất bị hấp phụ (g)
Co: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm ban đầu (mg/l)
Ccb: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l)
d) Hiệu suất hấp phụ: Hiệu suất hấp phụ là tỉ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp
phụ và nồng độ dung dịch ban đầu.
H% 

Co  Ccb
.100%
Co

(1.3)


14

e) Phân loại
Dựa trên bản chất lực hấp phụ có thể phân hấp phụ thành 2 loại là hấp phụ vật
lý và hấp phụ hóa học.
- Hấp phụ vật lý: là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực hấp phụ có bản chất vật lí

và khơng hình thành liên kết hóa học, được thể hiện bởi các lực liên kết yếu như
liên kết Van Đơ Van, lực tương tác tĩnh điện... Hấp phụ vật lý xảy ra ở nhiệt độ
thấp, khoảng dưới 20 kJ/mol. Do đó q trình này là q trình tḥn nghịch.
- Hấp phụ hóa học: là q trình hấp phụ gây ra bởi lực có bản chất hóa học.
Hấp phụ hóa học thường xảy ra ở nhiệt độ cao với tốc độ hấp phụ chậm. Nhiệt hấp
phụ hóa học khoảng 80-400 kJ/mol, do đó q trình này là q trình bất tḥn
nghịch. Hấp phụ hóa học thường kèm theo sự hoạt hoá phân tử bị hấp phụ nên cịn
được gọi là hấp phụ hoạt hố.
Thơng thường trong quá trình hấp phụ sẽ xảy ra đồng thời cả hai quá trình hấp
phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Trong đó, hấp phụ hóa học được coi là trung gian
giữa hấp phụ vật lý và phản ứng hóa học [9] [10].
1.4.2. Các mơ hình cơ bản của q trình hấp phụ [6]
a) Mơ hình động học hấp phụ
Đối với hệ hấp phụ lỏng - rắn, động học hấp phụ xảy ra theo một loạt giai
đoạn kế tiếp nhau:
- Chất bị hấp phụ chuyển động tới bề mặt chất hấp phụ. Đây là giai đoạn
khuếch tán trong dung dịch.
- Phần tử chất bị hấp phụ chuyển động tới bề mặt ngoài của chất hấp phụ chứa
các hệ mao quản. Đây là giai đoạn khuếch tán màng.
- Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ.
Đây là giai đoạn khuếch tán trong mao quản.
- Các phần tử chất bị hấp phụ được gắn vào bề mặt chất hấp phụ. Đây là giai
đoạn hấp phụ thực sự.
Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn có tốc độ chậm sẽ quyết định hay
khống chế chủ yếu quá trình động học hấp phụ. Với hệ hấp phụ trong mơi trường
nước, q trình khuếch tán thường chậm và đóng vai trị quyết định.


15

b) Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt cơ bản
Khi nhiệt độ không đổi, đường biểu diễn q = f(T) (P hoặc C) được gọi là
đường hấp phụ đẳng nhiệt. Đường hấp phụ đẳng nhiệt biểu diễn sự phụ thuộc của
dung lượng hấp phụ tại một thời điểm vào nồng độ cân bằng hoặc áp suất của chất
bị hấp phụ tại thời điểm đó ở một nhiệt độ xác định.
Đối với chất hấp phụ là chất rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng, khí thì đường
hấp phụ đẳng nhiệt được mơ tả qua các phương trình như: phương trình hấp phụ
đẳng nhiệt Henry, Freundlich, Langmuir…
* Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
Langmuir đã đưa ra lý thuyết về sự hấp phụ lý học đơn phân tử dựa trên các
giả thiết sau:
- Sự hấp phụ do lực hóa trị gây ra.
- Sự hấp phụ xảy ra trên các hoá trị tự do của các nguyên tử hay phân tử trên
bề mặt vật hấp phụ.
- Vì bán kính tác dụng của lực hố trị bé nên mỗi hóa trị tự do chỉ hấp phụ một
phân tử, nghĩa là trên bề mặt vật hấp phụ chỉ hình thành một lớp hấp phụ đơn phân
tử. Năng lượng hấp phụ trên các tiểu phân là như nhau.
- Phân tử bị hấp phụ chỉ bị giữ trên bề mặt vật hấp phụ một thời gian nhất
định: sau đó do thăng giáng về năng lượng, nó bị đứt ra. Đó là sự giải hấp phụ. Khi
tốc độ giải hấp phụ bằng tốc độ hấp phụ, khi đó trong hệ thiết lập một cân bằng hấp
phụ.
- Lực tương tác giữa các phân tử chất bị hấp phụ trên bề mặt vật hấp phụ
được bỏ qua.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dạng q = qmax .

b.Cs
1+b.Cs

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

qmax: dung lượng hấp phụ cực đại
b: hằng số Langmuir (hằng số cân bằng hấp phụ)
Khi b.Cs<< 1 thì q = qmax.b.Cf mơ tả vùng hấp phụ tuyến tính

(1.4)


16

Khi b.Cf>> 1 thì q = qmax mơ tả vùng hấp phụ bão hòa
Khi nồng độ chất hấp phụ nằm giữa hai giới hạn trên thì đường đẳng nhiệt
biểu diễn là một đoạn cong. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dạng như hình
1.2.

q (mg/l)

qmax

Cf

Hình 1.1. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
Để xác định các hằng số trong phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đưa
phương trình trên về phương trình đường thẳng:

Cs
1
1

. Cs 
q q max

q max .b

(1.5)

Cs/ q

α
N

O

Cs

Hình 1.2. Sự phụ thuộc của Cs/q vào Cs
tgα =
ON =

1
q max
1
b.q max

(1.6)
(1.7)