Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân cây ngô để hấp phụ ion cu2 trong môi trường nước

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA

LÊ THỊ PHƯỢNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ THÂN CÂY NGÔ, ĐỂ HẤP PHỤ ION Cu2+
TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN KHOA HỌC

Đà Nẵng,ngày 27 tháng 4 năm 2015

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ THÂN CÂY NGÔ, ĐỂ HẤP PHỤ ION Cu2+
TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN KHOA HỌC

Giáo viên hướng dẫn: T.S Giang Thị Kim Liên
Sinh viên thực hiện : Lê Thị Phượng
Lớp
: 11CQM

Đà Nẵng,ngày 27 tháng 4 năm 2015


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐHSP
KHOA HỐ

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Lê Thị Phượng
Lớp: 11CQM
1. Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân cây ngô để hấp phụ ion
Cu2+ trong môi trường nước”
2. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất
2.1. Thiết bị
Máy đo AAS, máy đo pH, cân phân tích Precisa XT 220- A, máy khuấy từ, lị
nung…
2.2. Dụng cụ
Cốc 250ml, 100ml…, bình định mức, bình tam giác, pipet, ống nhỏ giọt và
một số dụng cụ khác.
2.3. Hóa chất

Thân ngơ lấy tại Hồ Tiến – Hịa Vang – Đà Nẵng.
CuSO4.5H2O
NaOH rắn
H3PO4
HCl
3. Nội dung nghiên cứu
Trong khuôn khổ của bản luận văn này nghiên cứu một số nội dung sau:
Chuẩn bị nguyên liệu (thân cây ngô).
Khảo sát độ ẩm.
Khảo sát khả năng hấp phụ của thân ngô trước biến tính.
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo VLHP:
 Quá trình khảo sát với axit H3PO4.
 Quá trình khảo sát KOH.


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ.
So sánh khả năng hấp phụ của VLHP và bột ngô ban đầu khi chưa hoạt hóa
Giải hấp, đánh giá khả năng tái hấp phụ của VLHP.
Kết luận và kiến nghị.
4. Giáo viên hướng dẫn: TS. Giang Thị Kim Liên.
5. Ngày giao đề tài: Ngày 15 tháng 8 năm 2014.
6. Ngày hoàn thành: Ngày 15 tháng 4 năm 2015.
Chủ nhiệm Khoa
Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên đã hồn thành khóa luận tốt nghiệp và nộp cho khoa ngày 27 tháng 4 năm

2015.
Kết quả điểm đánh giá:……………….
Ngày … tháng… năm 2015
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM


Khóa luận tốt nghiệp
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HĨA

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỀ CƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Lê Thị Phượng
Lớp: 11CQM
1. Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân cây ngô để hấp phụ ion
Cu2+ trong môi trường nước
2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị: Thân cây ngô, máy khuấy từ, máy pH, tủ sấy,
bình tam giác, phễu lọc, giấy lọc...
3. Nội dung nghiên cứu: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo
VLHP: q trình hoạt hóa bằng axit H3PO4 (nồng độ axit, nhiệt độ ngâm mẫu, nhiệt
độ nung mẫu), hoạt hóa bằng kiềm KOH (tỉ lệ mThan : mKOH, nhiệt độ nung mẫu),
khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ion Cu2+ của VLHP ( Ph,thời
gian đạt cân bằng, tỉ lệ rắn : lỏng) từ đó rút ra nhận xét về khả năng hấp phụ kim
loại Cu2+ của VLHP.
4. Giáo viên hướng dẫn: TS. Giang Thị Kim Liên.

5. Ngày giao đề tài: Ngày 08 tháng 11 năm 2014.
6. Ngày hoàn thành: Ngày 25 tháng 03 năm 2014.
Giáo viên hướng dẫn
Sinh viên
Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày….tháng….năm 2015

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Giang Thị Kim Liên,
người đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để em có thể hồn thành tốt
khóa luận này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong khoa, đặc biệt là các
thầy cơ quản lý phịng thí nghiệm đã tạo mọi điều kiện cho em có thể hồn thành
khóa luận một cách thuận lợi.
Cuối cùng, tơi xin cảm ơn các bạn cùng lớp đã giúp đỡ tôi trong việc tìm kiếm
tài liệu và đóng góp ý kiến cho tơi trong suốt q trình hồn thành khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 27 Tháng 4 năm 2015
Sinh viên

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .....................................................................................3
1.1. Tổng quan về kim loại nặng ..............................................................................3
1.1.1. Khái quát chung ................................................................................................3
1.1.2. Tình trạng nguồn nước bị ơ nhiễm nguồn kim loại nặng ..................................4
1.1.3. Tính chất độc hại của các kim loại nặng ...........................................................4
1.1.4. Tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải chứa kim loại nặng ...................................5
1.1.5. Giới thiệu sơ lược về kim loại Đồng .................................................................6
1.2. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ.................................................................7
1.2.1. Các khái niệm ....................................................................................................7
1.2.1.1. Sự hấp phụ ......................................................................................................7
1.2.1.2. Cân bằng hấp phụ ...........................................................................................8
1.2.1.3. Dung lượng hấp phụ cân bằng .......................................................................8
1.2.1.3. Hiệu suất hấp phụ (H%) .................................................................................9
1.2.2. Hấp thụ trong môi trường nước – cơ chế quá trình hấp thụ ..............................9
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ....................................................9
1.2.4. Quá trình giải hấp phụ .....................................................................................10
1.2.5 Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt.............................................................................10
1.3. Phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử (AAS) ....................................11
1.3.1. Cở sở lý thuyết của phép đo ............................................................................12
1.3.2. Cấ u ta ̣o máy quang phổ hấ p thu ̣ nguyên tử .....................................................12
1.3.3. Các phương pháp phân tích định lượng ..........................................................12
1.3.3.1. Phương pháp đường chuẩn...........................................................................12
1.3.3.2. Phương pháp thêm chuẩn .............................................................................13
1.4. Giới thiệu về than hoạt tính ............................................................................13
1.4.1. Thành phần và tính chất của than hoạt tính ....................................................13

1.4.2. Điều chế than hoạt tính ...................................................................................14
1.4.3. Ứng dụng của than hoạt tính ...........................................................................14
1.5. Mơ ̣t số nghiên cứu sử du ̣ng phu ̣ phẩ m nông nghiêp̣ làm vâ ̣t liêụ hấ p phu .....
̣ 15

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

1.6. Giới thiệu sơ lược về cây ngô ..........................................................................16
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............17
2.1. Nguyên liệu, dụng cụ và hóa chất ...................................................................17
2.2. Pha các dung dịch.............................................................................................17
2.3 Sơ đồ nghiên cứu ...............................................................................................18
2.4. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................18
2.4.1. Thu gom và xử lý mẫu. ...................................................................................18
2.4.1.1. Cách tiến hành ..............................................................................................18
2.4.1.2. Xác đinh
̣ đô ̣ ẩ m ............................................................................................18
2.4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo VLHP .........................19
2.4.2.1. Quá trình hoạt hóa với axit H3PO4..............................................................19
2.4.2.2. Q trình hoạt hóa bằng KOH .....................................................................20
2.4.3. Khảo sát các yế u tố ảnh hưởng đế n hiệu suất hấ p phu ̣ ion Cu2+ của VLHP
nghiên cứu .................................................................................................................20
2.4.4. Xây dựng đượng đẳng nhiệt hấp phụ .............................................................21
2.4.5. Đánh giá bề mă ̣t của nguyên liệu thô và VLHP ..............................................21
2.4.6. So sánh khả năng hấp phụ của VLHP và bột ngô ban đầu khi chưa hoạt hóa 22

2.4.7. Giải hấp và tái sử dụng vật liệu hấp phụ .........................................................22
2.4.7.1. Giải hấp ........................................................................................................22
2.4.7.2. Tái sử dụng VLHP .......................................................................................22
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................................................23
3.1. Xác định độ ẩm .................................................................................................23
3.2. Xây dựng đường chuẩn của dung dịch Cu2+ ................................................24
3.3. Kết quả q trình hoạt hóa bằng axit H3PO4 ................................................24
3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ axit H3PO4 đến q trình hoạt hóa bằng axit H3PO424
3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ ngâm đến q trình hoạt hóa bằng axit H3PO4 ........25
3.3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến q trình hoạt hóa bằng axit H3PO4.........26
3.4. Kết quả của q trình hoạt hóa bằng KOH .................................................27
3.4.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng giữa KOH và vật liệu đén q trình hoạt hóa
bằng KOH .................................................................................................................27
3.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hóa ............................28

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

3.5. Xác định đặc tính hóa lý của ngun liệu thơ và VLHP ...............................29
3.6. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ ion kim loại Cu2+của
VLHP ........................................................................................................................30
3.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của yếu tố pH đến hiệu suất hấp phụ .............................30
3.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của yếu tố thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ ......31
3.6.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn : lỏng đến hiệu suất hấp phụ ....................................32
3.5. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir ......................................................33
3.7. So sánh khả năng hấp phụ của VLHP và bột ngơ ban đầu khi chưa hoạt hóa ...34

3.8. Giải hấp và tái hấp phụ VLHP .......................................................................35
3.8.1. Kết quả quá trình giải hấp ...............................................................................35
3.8.2. Kết quả quá trình tái hấp phụ VLHP...............................................................36
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................36
1. Kết luận .................................................................................................................36
2. Kiến nghị ...............................................................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................38
PHỤ LỤC HÌNH ẢNH ...........................................................................................40

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

SEM
AAS
VLHP
VL

Scanning Electron Microscope
Atomic Absorption Spectrophotometric
Vật liệu hấp phụ
Vật liệu

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.2: Giá trị giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp ...5
Bảng 1.2. Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng ........................................11
Bảng 3.1. Độ ẩm của ngô ..........................................................................................23
Bảng 3.2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit H3PO4 đến quá trình hoạt hóa
bằng axit H3PO4........................................................................................24
Bảng 3.3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ngâm đến q trình hoạt hóa
bằng axit H3PO4........................................................................................26
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến q trình hoạt hóa
bằng axit H3PO4........................................................................................26
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng khối lượng KOH đến q trình hoạt hóa bằng
KOH .........................................................................................................28
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hóa bằng KOH ...28
Bảng 3.7: Các điều kiện tối ưu để chế tạo than hoạt tính từ thân cây ngơ ................29
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ................................................31
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ ........................31
Bảng 3.10: Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn : lỏng đến hiệu suất hấp phụ ...........................32
Bảng 3.11: Điều kiện tối ưu cho quá trình hấp phụ .................................................33
Bảng 3.12: Kết quả khảo sát nồng độ Cu2+ ...............................................................34
Bảng 3.13: Kết quả hấp phụ của thân cây ngô ban đầu và VLHP ............................34
Bảng 3.14: Kết quả quá trình giải hấp VLHP ...........................................................35
Bảng 3.15: Kết quả quá trình tái hấp phụ .................................................................36

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Khối đồng trong quặng tự nhiên .................................................................6
Hình 1.2: Đồng sunfat tinh thể ....................................................................................7
Hình 1.5. Đường chuẩn của phương pháp đo quang ................................................13
Hình 1.3: Cây ngơ .....................................................................................................16
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình chế tạo VLHP ..................................................................18
Hình 3.1: Bột ngơ sau khi rây ...................................................................................23
Hình 3.2: Đường chuẩn của dung dich Cu2+ ...........................................................24
Hình 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ axit H3PO4 đến q trình hoạt hóa bằng axit ...25
Hình 3.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ ngâm đến q trình hoạt hóa bằng axit H3PO4..26
Hình 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến q trình hoạt hóa bằng axit H3PO4 ..27
Hình 3.6: Ảnh hưởng của tỷ lệ mthan: mKOH đến quá trình hoạt hóa bằng KOH .......28
Hình 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung mẫu đến q trình hoạt hóa bằng KOH ....29
Hình 3.8: Ảnh SEM của bột ngơ ban đầu (độ phóng đại 1000 lần) ..........................30
Hình 3.9: Ảnh SEM của VLHP (độ phóng đại 1000 lần) .........................................30
Hình 3.10: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ..............................................31
Hình 3.11: Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ .......................32
Hình 3.12 : Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn: lỏng đến hiệu suất hấp phụ............................33
Hình 3.13: Phương trình đẳng nhiệt Langmuir đối với ion Cu2+ ............................34
Hình 3.14: Hiệu suất hấp phụ của bột ngơ chưa hoạt hóa và VLHP ........................35

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

MỞ ĐẦU
1. lý do chọn đề tài
Do sự phát triển kinh tế không bền vững mà hiện nay vấn đề ô nhiễm nguồn
nước đã, đang và sẽ trở thành vấn nạn của nhiều quốc gia. Q trình phát triển các
khu cơng nghiệp, các khu chế xuất đã góp phần làm tăng trưởng nền kinh tế, thúc
đẩy đầu tư và sản xuất công nghiệp, hình thành các khu đơ thị mới... Tuy nhiên, bên
cạnh sự chuyển biến tích cực về kinh tế đã gây nên những tác động không nhỏ đến
môi trường sinh thái và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người [14, 15].
Trên thực tế cho thấy, hiện nay rất nhiều nhà máy ở các khu công nghiệp hàng
ngày vẫn thải trực tiếp nước thải có chứa các ion kim loại nặng như: Cd, Pb, Zn, Cr,
Cu, Mn, Ni… với hàm lượng vượt quá giới hạn cho phép ra môi trường, khiến cho
môi trường nước kể cả nước mặt và nước ngầm ở nhiều khu vực đang bị ô nhiễm
nghiêm trọng.
Đối với các nước đang phát triển như Việt Nam, quy mô công nghiệp chủ yếu
ở mức vừa và nhỏ, việc xử lý nước thải gặp nhiều khó khăn do chi phí xử lý cao,
khả năng đầu tư thấp. Các phế phẩm nơng nghiệp do đó được nghiên cứu nhiều để
sử dụng trong việc xử lý nước ơ nhiễm vì chúng có các ưu điểm như: giá thành rẻ,
vật liệu có thể tái tạo được và thành phần chính của chúng chứa polymer dễ biến
tính, tính chất hấp phụ hoặc trao đổi ion cao.
Xuất phát từ những lý do trên khóa luận này em thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu
chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân cây ngô để hấp phụ ion Cu2+ trong môi trường
nước”
2. Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ thân cây ngô.
- Khảo sát khả năng xử lý ion kim loại nặng của vật liệu hấp phụ trong môi
trường nước.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: thân cây ngô, phế phẩm trong sản xuất nơng nghiệp
tại Hịa Tiến – Hịa Vang – Đà Nẵng.
- Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo vật
liệu hấp phụ từ thân cây ngô và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp
phụ.
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1 Nghiên cứu lý thuyết
- Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu, tư liệu, các cơng trình nghiên cứu về
thân cây ngô và các phương pháp chế tạo than hoạt tính.
- Cơ sở lý thuyết các phương pháp định tính, định lượng kim loại, các q trình
hấp phụ.
4.2 Phương pháp thực nghiệm
- Thu gom và xử lý mẫu thân cây ngô.
SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Trang 1


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

- Xác định đặc tính hóa lý của vật liệu.
- Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) xác định nồng độ ion kim
loại trong nước.
- Phương pháp chu ̣p ảnh SEM giá bề mặt vật liệu.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Tận dụng nguồn nguyên liệu phế thải từ sản xuất nông nghiệp.
- Về mặt khoa học thì cung cấp một đề tài nghiên cứu cho sinh viên khoa sau
tiếp tục thực hiện nghiên cứu này.

- Ứng dụng làm vật liệu hấp phụ để xử lý ion kim loại nặng và chất màu trong
nước.
6. Bố cục khóa luận
Khóa luận bao gồm:
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan
Chương 2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 3. Kết quả và thảo luận
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Trang 2


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về kim loại nặng
1.1.1. Khái quát chung
Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3 . Một số
kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật, chúng được xem là nguyên tố vi lượng.
Một số khác không cần thiết cho sự sống khi đi vào cơ thể sinh vật có thể không
gây độc hại, tuy nhiên khi hàm lượng các kim loại vượt q tiêu chuẩn cho phép thì
nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người và môi trường.
Trong tự nhiên, kim loại nặng tồn tại trong ba mơi trường: Mơi trường khơng
khí, đất và nước.

Trong mơi trường khơng khí, kim loại nặng thường tồn tại dưới dạng hơi kim
loại. Các hơi kim loại phần lớn rất độc, có thể đi vào cơ thể con người và động vật
qua đường hơ hấp, từ đó gây ra nhiều bệnh nguy hiểm cho con người và động vật.
Trong môi trường đất, chúng thường tồn tại dưới dạng kim loại nguyên chất,
các khoáng kim loại, hoặc các ion… Kim loại nặng có trong đất dưới dạng ion
thường được cỏ cây, thực vật hấp phụ làm cho thực vật này nhiễm kim loại nặng…
và nó có thể đi vào cơ thể con người và động vật thơng qua đường tiêu hóa.
Trong nước thì kim loại nặng tồn tại dưới dạng ion hoặc phức chất…Mơi
trường nước có khả năng phát tán kim loại nặng đi xa và rộng nhất. Kim loại nặng
đi vào cơ thể thực vật qua quá trình tưới tiêu bằng nguồn nước chứa kim loại nặng,
sau đó đi vào cơ thể con người và động vật qua đường ăn uống. [2,6,21]
Bảng 1.1: Một số kim loại nặng và ảnh hưởng của chúng đến cơ thể sống
Tên kim loại
Khối lương
Khối lượng ảnh hưởng đến
ảnh hưởng
3
nặng
phân tử(g)
riêng(g/cm )
thực vật
đến động vật
Pt
Hg

195
200.56

21.4
13.59

Độc
Độc

độc

Pb
Cu

207
64

11.34
8.92

Co
Ni
Cd
Fe
Cr

59
59
112
56
52

8.9
8.9
8.65

7.86
7.2

Độc
Cần thiết
Độc
Cần thiết
Cần thiết
Độc
Cần thiết
Cần thiết

Mn

55

7.2

Độc
Cần thiết
Độc
Độc
Độc
Cần thiết
Cần thiết
Độc
Cần thiết
Độc

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Cần thiết

Trang 3


Khóa luận tốt nghiệp

Zn

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

65

7.14

Cần thiết

1.1.2. Tình trạng nguồn nước bị ơ nhiễm nguồn kim loại nặng
Hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ của các khu công nghiệp, khu chế xuất đã
dẫn tới sự tăng nhanh hàm lượng kim loại nặng trong nguồn nước thải. Tại các
thành phố lớn như Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh nhiề u cơ sở sản xuất cơng
nghiệp đã và đang gây ơ nhiễm nguồn nước do khơng có các cơng trình hay thiết bị
xử lý các kim loại nặng. Hơn thế nữa, mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở các khu
công nghiệp, chế xuất, cụm công nghiệp tập trung rất lớn. Ở thành phố Đà Nẵng,
nước thải từ các cở sở sản xuất gang thép, kim loại màu chưa được xử lý mà thải
trực tiếp ra ngoài gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước và môi trường khu vực.
Theo các số liệu phân tích cho thấy, hàm lượng các kim loại nặng trong nguồn nước
nơi tiếp nhận nước thải đều xấp xỉ hoặc vượt quá tiêu chuẩn cho phép [5,9].
1.1.3. Tính chất độc hại của các kim loại nặng

Các kim loại nặng ở nồng độ vi lượng là các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết
cho sự phát triển bình thường của con người. Tuy nhiên, nếu như vượt quá hàm
lượng cho phép, chúng lại gây tác động hết sức nguy hại tới sức khỏe con người.
- Chì: Thường được sử dụng trong công nghệ sản xuất pin, ắc quy, sản xuất
đạn và tấm bảo vệ phóng xạ,… Chì là một trong những nguyên tố rất độc hại đối
với con người và động vật. Nó xâm nhập vào cơ thể sống chủ yếu qua con đường
tiêu hóa, hơ hấp,… Nếu mỗi ngày tiếp xúc một lượng chì >10mg trong vài tuần sẽ
gây nhiễm độc nặng, ăn 1(g) Pb/lần sẽ chết ngay. Các hợp chất hữu cơ chứa chì có
độc tính cao gấp hàng trăm lần so với các hợp chất vơ cơ. Sự nhiễm độc chì có thể
gây ra nhiều bệnh như: giảm trí thơng minh, các bệnh về máu, thận, tiêu hóa, ung
thư,…
- Crom: Nước thải từ công nghiệp mạ điện, công nghiệp khai thác mỏ, nung
đốt các nhiên liệu hóa thạch là các nguồn gây ơ nhiễm crom. Crom có trong nước
thải thường gặp ở dạng Cr(III) và Cr(VI). Hợp chất Cr(III) không độc nhưng Cr(VI)
lại rất độc hại đối với cơ thể người, nó gây nguy hiểm cho gan, thận và đường hô
hấp, gây ra các bệnh về răng, miệng, kích thích da,…
- Đồng: Là nguyên tố cần thiết cho cơ thể con người, nhu cầu hàng ngày của
người lớn khoảng 0.033 - 0.050 (mg/kg) thể trọng. Tuy nhiên, nếu hàm lượng đồng
trong cơ thể lớn thì cơ thể sẽ bị nhiễm độc và có thể gây một số bệnh về thần kinh,
gan, thận,… lượng lớn đồng hấp thụ qua đường tiêu hố có thể gây tử vong.
- Mangan: Là một trong các nguyên tố vi lượng cần thiết cho sức khoẻ con
người trong quá trình sinh trưởng và phát triển. Do mangan được hấp thụ rất ít qua
đường ruột nên hầu như khơng ai bị ngộ độc do ăn hoặc uống thực phẩm có chứa
nhiều mangan hơn nhu cầu cần thiết (2 - 5mg/ngày). Tuy nhiên, ngộ độc mangan
vẫn có thể xảy ra, gây rối loạn hoạt động thần kinh với biểu hiện rung giật. Cũng có
một số trường hợp ngộ độc mangan là do nguồn nước uống bị ô nhiễm nặng
SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Trang 4

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

mangan do rị rỉ từ bãi chơn pin, ắc quy vào nguồn nước sinh hoạt, uống thuốc có
chứa mangan liều cao và kéo dài, hoặc do tắm hơi nước khống có nhiều mangan
thường xuyên.
- Niken: Được sử dụng nhiều trong các ngành cơng nghiệp hố chất, luyện
kim, điện tử,…Vì vậy, nó thường có mặt trong nước thải. Niken vào cơ thể chủ yếu
qua con đường hơ hấp, nó gây ra các triệu chứng khó chịu, buồn nơn, đau đầu. Nếu
tiếp xúc nhiều sẽ ảnh hưởng đến phổi, hệ thần kinh trung ương, gan, thận… còn nếu
da tiếp xúc lâu dài với niken sẽ gây hiện tượng viêm da, xuất hiện dị ứng,…
- Cadimi: Trong thiên nhiên, cadimi là nguyên tố ít phổ biến và thường tồn tại
trong các khoáng vật. Gần một nửa lượng cadimi hàng năm trên thế giới dùng để
mạ thép, phần còn lại dùng để chế tạo hợp kim, làm pin khô và acquy. Cadimi xâm
nhập vào cơ thể người chủ yếu do ăn uống các nguồn từ thực vật được trồng trên
đất giàu cadimi hoặc nước bị nhiễm cadimi. Khi xâm nhập vào cơ thể, chúng được
tích tụ trong xương và thận. Trong cơ thể người, Cadimi gây ra sự nhiễu loạn của
một số enzim nhất định, gây nên hội chứng tăng huyết áp, ung thư phổi, làm rối
loạn chức năng thận, gây thiếu máu và phá hủy xương tủy [6, 20, 21, 22].
1.1.4. Tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải chứa kim loại nặng
Nồng độ tối đa cho phép của các ion kim loại nặng trong nước thải công
nghiệp được quy định theo tài liệu TCVN 5945: 2005. Giá trị giới hạn cho phép của
một số kim loại nặng được trình bày tại bảng 1.2.
Bảng 1.2: Giá trị giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải cơng nghiệp
STT
Ngun tố
Đơn vị
Giá trị giới hạn

1

Chì

mg/l

A
0.1

2

Cadimi

mg/l

3

Crom (VI)

4

B

C
0.5

1.0

0.005

0.010

0.500

mg/l

0.05

0.10

0.50

Đồng

mg/l

2.0

2.0

5.0

5

Niken

mg/l

0.2

0.5

2.0

6

Mangan

mg/l

0.5

1.0

5.0

Từ bảng 1.2 cho thấy các giá trị có ý nghĩa sau đây:
- Nước thải cơng nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm
bằng hoặc nhỏ hơn giá trị quy định trong cột A có thể đổ vào các vực nước thường
được dùng làm nguồn nước cho mục đích sinh hoạt.
- Nước thải cơng nghiệp có giá trị các thơng số và nồng độ các chất ô nhiễm
lớn hơn giá trị quy định trong cột A nhưng nhỏ hơn hoặc bằng giá trị quy định trong
cột B thì được đổ vào các vực nước nhận thải khác như: các vực nước dùng giao

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Trang 5


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

thơng, thủy lợi tưới tiêu cho trồng trọt, nuôi trồng thủy hải sản,…Trừ các thủy vực
quy định ở cột A.
- Nước thải cơng nghiệp có giá trị các thơng số và nồng độ các chất ô nhiễm
lớn hơn giá trị quy định trong cột B nhưng không vượt quá giá trị quy định trong cột
C chỉ được phép thải vào các nơi được quy định (như hồ chứa nước thải được xây
riêng, cống dẫn đến nhà máy xử lý nước thải tập trung,…) [5, 24].
1.1.5. Giới thiệu sơ lược về kim loại Đồng
Đồng là nguyên tố hóa học nhóm IB trong bảng hệ thống tuần hồn
Mendeleev, có tên viết tắt là Cu (tên Latin: cuprum), số thứ tự nguyên tử là 29, khối
lượng nguyên tử 63.546, nóng chảy ở nhiệt độ 1084.620C, sôi ở 25620C, khối
lượng riêng bằng 8.94 g/cm3. Đồng tạo nhiều hợp chất khác nhau với các trạng thái
ơxy hóa +1 và +2, mà thường được gọi theo thứ tự là cuprous và cupric. Nó có hai
đồng vị là 63Cu và 65Cu là đồng vị bền.
Đồng là kim loại dẻo có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Đồng nguyên chất mềm
và dễ uốn, bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ. Nó được sử dụng làm chất dẫn nhiệt và
điện, vật liệu xây dựng, và thành phần của các hợp kim của nhiều kim loại khác
nhau. Các hợp chất của nó thường tồn tại ở dạng muối đồng(II), chúng thường có
màu xanh lam hoặc xanh lục của các loại khống như ngọc lam.

Hình 1.1: Khối đồng trong quặng tự nhiên

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Trang 6


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

Hình 1.2: Đồng sunfat tinh thể
Đồng là kim loại kém hoạt động, có tính khử yếu. Ở nhiệt độ thường đồng có
thể tác dụng với clo, brom nhưng tác dụng rất yếu với oxi tạo thành màng oxit. Khi
đun nóng, đồng tác dụng với một số phi kim như oxi, lưu huỳnh… Đồng không khử
được H+ của dung dịch axit thông thường, nó tác dụng được với axit có tính oxi hóa
mạnh…
Các ion đồng(II) tan trong nước với nồng độ thấp có thể dùng làm chất diệt
khuẩn, diệt nấm và làm chất bảo quản gỗ. Với số lượng đủ lớn, các ion này là chất
độc đối với các sinh vật bậc cao hơn, với nồng độ thấp hơn, nó là một vi chất dinh
dưỡng đối với hầu hết các thực vật và động vật bậc cao hơn. Nơi tập trung đồng chủ
yếu trong cơ thể động vật là gan, cơ và xương.
Đồng là vật liệu dễ dát mỏng, dễ uốn, có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt vì
vậy nó được sử dụng một cách rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm như: dây điện,
đúc tượng, các loại động cơ điện, đông (II) sunfat được sử dụng như thuốc bảo vệ
thực vật và diệt khuẩn…
Đồng là nguyên tố vi lượng rất 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
coxidas, enzym chứa Cu-Zn superoxid dismutas, và nó là kim loại trung tâm của
chất chuyên chở ôxy hemocyanin. Máu của cua móng ngựa (cua vua) Limulus
polyphemus sử dụng đồng thay vì sắt để chun chở ơxy.
1.2. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ
1.2.1. Các khái niệm
1.2.1.1. Sự hấp phụ
Hấp phụ là quá trình chất chứa vật chất (các phân tử khí, hơi hoặc các phân tử,
ion chất tan) lên bề mặt phân cách pha (khí- rắn, lỏng- rắn, khí- lỏng, lỏng- lỏng).

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Trang 7


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

Chất mà trên bề mặt của nó xảy ra q trình hấp phụ gọi là chất hấp phụ, cịn chất
tích tụ trên bề mặt phân cách pha được gọi là chất bị hấp phụ.
Ngược với quá trình hấp phụ là quá trình giải hấp phụ. Đó là q trình đi ra của
chất bị hấp phụ khỏi lớp bề mặt chất hấp phụ. Hiện tượng hấp phụ xảy ra do lực
tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.
Thông thường, quá trình hấp phụ là tỏa nhiệt, bản chất của hiện tượng hấp phụ là
sự tương tác giữa các phân tử chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Tùy theo bản chất
của lực tương tác mà người ta phân biệt hai loại hấp phụ là hấp phụ vật lý và hấp
phụ hóa học.
 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 liên kết VanDerWalls yếu. Đó là tổng
hợp của nhiều loại lực hút khác nhau: Tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng và lực định
hướng.
Trong hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ khơng
tạo thành hợp chất hóa học (khơng hình thành các liên kết hóa học) mà chất bị hấp
phụ chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ.
Ở hấp phụ vật lí nhiệt hấp phụ khơng lớn.
 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
thơng thường (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí…). Nhiệt hấp phụ

hóa học lớn, có thể đạt tới giá trị 800kJ/mol.
Trong thực tế sự phân biệt hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học chỉ là tương đối,
vì ranh giới giữa chúng khơng rõ rệt. Trong một số quá trình hấp phụ xảy ra đồng
thời cả hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học [8, 17, 19].
1.2.1.2. Cân bằng hấp phụ
Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, các phân tử chất bị hấp phụ
khi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược lại pha mang
(hỗn hợp tiết xúc với chất hấp phụ). Theo thời gian, lượng chất bị hấp phụ tích tụ
trên bề mặt chất hấp phụ càng nhiều thì tốc độ chuyển động ngược lại pha mang
càng lớn. Đến một thời điểm nào đó tốc độ hấp phụ bằng tốc độ giải hấp thì quá
trình hấp phụ đạt cân bằng.
1.2.1.3. Dung lượng hấp phụ cân bằng
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 với điều kiện xác định về cả nồng độ
và nhiệt độ.
Dung lươ ̣ng hấ p phu ̣ được tiń h theo công thức:
(C0  C f )V
q =
(1.1)
m
SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Trang 8


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

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 chất ban đầu (mg/l).
Cf: Nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l).
1.2.1.3. Hiệu suất hấp phụ (H%)
Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch chất bị hấp phụ trên nồng
độ dung dịch ban đầu. Hiệu suất hấp phụ được tính theo cơng thức:
H (%) =

C0  C f
.100
C0

(1.2)

Trong đó:
C0: Nồng độ của dung dịch trước khi hấp phụ (mg/l).
Cf: Nồng độ của dung dịch sau khi hấp phụ (mg/l).
H: Hiệu suất hấp phụ (%)
1.2.2. Hấp thụ trong mơi trường nước – cơ chế q trình hấp thụ
Trong nước, tương tác giữa một chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phức tạp
hơn rất nhiều, vì trong hệ có ít nhất ba thành phần gây tương tác: Nước, chất hấp
phụ và chất bị hấp phụ. Do sự có mặt của dung môi nên trong hệ xảy ra quá trình
hấp phụ cạnh tranh giữa chất bị hấp phụ và dung mơi trên bề mặt chất hấp phụ, cặp
nào có tương tác mạnh thì hấp phụ xảy ra cho cặp đó. Tính chọn lọc của các tương
tác phụ thuộc vào các yếu tố: Độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa nước
hoặc kị nước của chất hấp phụ, mức độ kị nước của chất bị hấp phụ trong mơi
trường nước.
Q trình hấp phụ xảy ra theo cơ chế tổng quát như sau:

- Sự khuếch tán chất đến bề mặt VLHP.
- Sự di chuyển chất đến mao quản của VLHP.
- Hình thành dơn lớp chất bị hấp phụ lên bề mặt chất hấp phụ.
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
Quá trình hấp phụ chịu ảnh hưởng của một số yếu tố như: Bản chất của chất bị
hấp phụ, vật liệu hấp phụ, pH, nhiệt độ áp suất, thời gian hấp phụ và sự có mặt của
các chất khác.
Ảnh hưởng của chất bị hấp phụ: Nhìn chung thì độ tan của chất bị hấp phụ
tăng thì khả năng hấp phụ giảm. Mà độ tan của chất bị hấp phụ, phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như khả năng phân cực, ảnh hưởng của mơi trường, kích thước phân
tử, khả năng điện ly…
Ảnh hưởng của pH: Quá trình hấp phụ bị ảnh hưởng rất nhiều bởi pH của môi
trường. Sự thay đổi pH của môi trường dẫn đến sự thay đổi về bản chất của chất bị
hấp phụ, các nhóm chức bề mặt, thế oxi hóa khử, dạng tồn tại của hợp chất đó. pH
thường ảnh hưởng đến điện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ cũng như điện tích bề
SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Trang 9


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

mặt của chất bị hấp phụ. Nhìn chung với các chất bị hấp phụ hữu cơ thì khi pH
giảm quá trình hấp phụ tăng.
Ảnh hưởng của nhiệt độ: Trong quá trình hấp phụ, năng lượng tự do bề mặt hệ
giảm(ΔG˂0), đồng thời độ hỗn độn của hệ giảm do các tiểu phân tử của chất bị hấp
phụ trên bề mặt chất hấp phụ được sắp xếp một cách trật tự (ΔS˂0) suy ra ΔG= ΔHT. ΔS˂0 =>ΔH˂0. Vậy quá trình hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt, nên khi nhiệt độ
tăng thì khả năng hấp phụ sẽ giảm. Tuy nhiên, vùng nhiệt độ thấp, hấp phụ hóa học

thường diễn ra chậm, khi nhiệt độ tăng tốc độ hấp phụ hóa học xảy ra nhanh hơn
nên có thể tốc độ hấp phụ hóa học xảy ra nhanh hơn nên có thể tốc độ hấp phụ
chung tăng theo.
Tốc độ quá trình hấp phụ của các chất khác nhau trên những chất hấp phụ
khác nhau thay đổi trong khoảng khá rộng. Sự hấp phụ khí và hơi có thể xảy ra với
tốc độ nhanh và có thể đo được.
Ngồi ra sự có mặt của các chất khác trong môi trường cũng ảnh hưởng đến
khả năng hấp phụ của chất cần tách mà nguyên nhân là do sự cạnh tranh hấp phụ
hoặc làm thay đổi bản chất của vật liệu hấp phụ [13].
1.2.4. Quá trình giải hấp phụ
Giải hấ p phu ̣ là quá trình ngược với quá trình hấp phụ, nghĩa là quá trình các
phân tử của chất bị hấp phụ rời khỏi bề mặt chất hấp phụ. Giải hấ p phu ̣ dựa trên
nguyên tắc sử du ̣ng các hóa chấ t bấ t lơ ̣i đố i với quá trình hấ p phu ̣. Giải hấ p phu ̣ là
phương pháp tái sinh vật liệu hấ p phu ̣ để có thể sử du ̣ng la ̣i nên nó mang đă ̣c trưng
về hiê ̣u quả kinh tế [13].
Mô ̣t số phương pháp tái sinh vật liê ̣u hấ p phụ:
- Phương pháp nhiệt: Đươ ̣c sử dụng cho trường hơ ̣p chấ t bi ̣ hấ p phu ̣ bay hơi
hoă ̣c sản phẩ m phân hủy nhiê ̣t của chúng có khả năng bay hơi.
- Phương pháp hóa lý: Có thể thực hiê ̣n ta ̣i chỗ, ngay trong cột hấ p phu ̣ nên
tiết kiệm thời gian, công tháo dỡ, vâ ̣n chuyể n, không vỡ vu ̣n chấ t hấ p phu ̣ và có thể
thu hồ i chấ t hấ p phu ̣ ở tra ̣ng thái nguyên ve ̣n. Phương pháp hóa lý có thể thực hiê ̣n
theo cách: Chiết với dung môi, sử dụng phản ứng oxi hóa khử, áp đă ̣t các điề u kiê ̣n
là dich
̣ chuyển cân bằng khơng có lơ ̣i cho quá trình hấ p phu ̣.
- Phương pháp vi sinh: Là phương pháp tái ta ̣o khả năng hấ p phu ̣ nhờ vi sinh
vâ ̣t [8].
1.2.5 Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt
Có thể hấp phụ dựa vào đường đẳng nhiệt hấp phụ. Đường đảng nhiệt hấp
phụ biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tại một thời điểm vào nồng độ
cân bằng của chất bị hấp thụ trong dung dịch tại thời điểm đó ở một nhiệt độ xác

định. Đường đẳng nhiệt hấp phụ được thiết lập bằng cách cho một lượng xác định
chất hấp phụ vào một lượng cho trước dung dịch có nồng độ đã biết của chất bị hấp
phụ.
q = f (T, P hoặc C)
(1.3)
SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Trang 10


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

Ở nhiệt độ không đổi (T = const), đường biểu diễn sự phụ thuộc của q vào P
hoặc C (q = fT(P hoặc C)) được gọi là đường đẳng nhiệt hấp phụ. Đường đẳng
nhiệt hấp phụ có thể được xây dựng trên cở sở lý thuyết, kinh nghiệm hoặc bán kinh
nghiệm tùy thuộc vào tiền đề, giả thiết, bản chất và kinh nghiệm xử lí số liệu thực
nghiệm.
Với chất hấp phụ là rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng thì đường đẳng nhiệt hấp
phụ được mơ tả thơng qua phương trình nhiệt: Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ
Frendlich, phương trình đẳng nghiệt hấp phụ Langmuir…
Bảng 1.2. Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thơng dụng [19]
Đường đẳng nhiệt hấp
Phương trình
Bản chất sự hấp phụ
phụ
b.C
Langmuir
Vật lý và hóa học

  max
1  b.C
Henry

  k. p

Vật lý và hóa học

Freundlich

  k. p ; (n  1)

Shlygin-FrumkinTemkin

 1
 ln C0 . p
m a

Brunauer-FrumkinTeller(BET)

1
n

p
1
C 1 p


.
 ( p0  p)  m .c  m .c p0

Vật lý và hóa học

Hóa học

Vật lý, nhiều lớp

Trong các phương trình trên,  là thể tích chất bị hấp phụ, m là thể tích hấp
phụ cực đại, p là áp suất chất bị hấp phụ ở pha khí, po là áp suất hơi bão hịa của
chất bị hấp phụ ở trạng thái lỏng tinh khiết ở cùng nhiệt độ.
 Mơ hình đẳng nhiệt Langmuir
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir có dạng:

Trong đó:
q: dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g).
q: dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g).
b: hằng số langmuir.
Khi tích số b.Cf<<1 thì q= qmax.b.Cf : mơ tả vùng hấp thụ tuyến tính.
Khi tích số b.Cf >>1 thì q= qmax : mơ tả vùng hấp thụ bão hòa.
1.3. Phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử (AAS)
SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Trang 11


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

1.3.1. Cở sở lý thuyết của phép đo

Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản, thì
ngun tử khơng thu hay khơng phát ra năng lượng, tức là nguyên tử ở trạng thái
cơ bản. Song, nếu chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng đơn sắc
có bước sóng phù hợp, trùng với bước sóng vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên
tố phân tích, chúng sẽ hấp thụ tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử. Phổ
này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử. Quá trình này gọi là quá trình hấp thụ
nguyên tử. Tuy nhiên, nguyên tử không hấp thụ tất cả các bức xạ mà nó phát ra
trong q trình phát xạ. Quá trình hấp thụ xảy ra đối với các vạch nhạy, vạch đặc
trưng của nguyên tố đó.
1.3.2. Cấ u ta ̣o máy quang phổ hấ p thụ nguyên tử
Nguồn phát
tia bức xạ
đơn sắc

Hệ thống
nguyên tử
hóa mẫu

Hệ thống
đơn sắc và
detectơ

Hệ thống
chỉ thị kết
quả đo

Bộ phận thứ nhất là nguồn tia bức xạ đơn sắc: Để chiếu vào môi trường hấp
thụ chứa các nguyên tử tự do của các nguyên tố trong mẫu phân tích. Có các loại
nguồn: Đèn catot rỗng, đèn phóng điện khơng điện cực hay các nguồn bức xạ liên
tục đã được biến điệu.

Bộ phận thứ hai là hệ thống ngun tử hóa mẫu phân tích: Hệ thống này được
chế tạo theo hai loại kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu, gồm:
- Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa đèn khí, lúc này ta có phép đo FAAS. Hệ thống này lại bao gồm bộ phận dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa mẫu để
tạo thể sol khí và đèn để nguyên tử hóa mẫu, đốt cháy hỗn hợp khí có chứa mẫu ở
thể huyền phù sol khí.
- Kỹ thuật ngun tử hóa mẫu khơng ngọn lửa, lúc này ta có phép đo ETAAAS. Hệ thống này có lị nung nhỏ bằng graphit hay thuyền Tantan để nguyên tử
hóa mẫu nhờ nguồn năng lượng điện có thế thấp nhưng có dịng rất cao.
Bộ phân thứ ba là hệ quang học: Chính là bộ đơn sắc có nhiệm vụ thu, phân ly
và chọn vạch phổ hấp thụ cần đo hướng vào nhân quang điện để phát tín hiệu hấp
thụ AAS của vạch phổ.
Bộ phận thứ tư là hệ thống chỉ thị tín hiệu của vạch phổ: Hệ thống này được
kết nối với một máy tính, cho phép điều khiển tồn bộ q trình đo [12].
1.3.3. Các phương pháp phân tích định lượng
1.3.3.1. Phương pháp đường chuẩn
Nguyên tắc của phuơng pháp:
- Chuẩn bị một dãy dung dịch chất chuẩn cần phân tích có nồng độ chính xác
tăng dần: C1, C2, C3, C4, C5,…

SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Trang 12


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Giang Thị Kim Liên

- Chọn các thông số của máy, các điều kiện phù hợp và đo cường độ của vạch
phổ hấp thụ của nguyên tố phân tích trong các dung dịch mẫu chuẩn, giá trị cường
độ tương ứng với các nồng độ ở trên là D1, D2, D3, D4, D5…

- Xây dựng đồ thị D = f (C) theo dạng tuyến tính bậc một: y = a.x + b
D
D5
D4
Dx
D3
D2
D1
C1

C2

C3

Cx C4

C5

C

Hình 1.5. Đường chuẩn của phương pháp đo quang
Chuẩn bị dung dịch phân tích trong điều kiện tương tự như dung dịch chuẩn,
đưa vào máy đo mật độ quang Dx, dựa vào phương trình của đồ thị để xác định Cx.
1.3.3.2. Phương pháp thêm chuẩn
Nguyên tắc của phương pháp này là người ta dùng ngay mẫu phân tích làm
nền để chuẩn bị một dãy mẫu đầu, bằng cách lấy một lượng mẫu phân tích nhất
định và gia thêm vào đó những lượng nhất định của nguyên tố cần xác định theo
từng bậc nồng độ (theo cấp số cộng). Ví dụ lượng thêm vào là: ∆C1, ∆C2, ∆C3, ∆C4
ta có dãy mẫu chuẩn như sau:
C0 =Cx

C1 = Cx + ∆C1
C2 = Cx + ∆C2
C3 = Cx + ∆C3
C4 = Cx + ∆C4
Trong đó: Cx là nồng độ (hàm lượng) của nguyên tố cần xác định trong
mẫu phân tích.
Tiếp đó cũng chọn các điều kiện thí nghiệm phù hợp và một vạch phổ của
nguyên tố cần phân tích, tiến hành ghi cường độ hấp thụ của vạch phổ đó trong dãy
mẫu chuẩn, ta được các giá trị: D0, D1, D2, D3, D4. Từ các giá trị này, xây dựng một
đường chuẩn theo hệ tọa độ D - ∆C. Đường chuẩn này cắt trục tung D tại điểm có
tọa độ (D0; 0) [12].
1.4. Giới thiệu về than hoạt tính
1.4.1. Thành phần và tính chất của than hoạt tính
SVTH: Lê Thị Phượng – Lớp: 11CQM

Trang 13