Luận văn Nghiên cứu khả năng tách loại và thu hồi một số kim loại nặng trong dung dịch nước bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc

ám hơi nguyên tử tự do của các nguyên tố cần phân tích trong mẫu để chúng có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc. Đây là giai đoạn quan trọng nhất và quyết định đến kết quả của phép đo AAS. 3. Chọn nguồn phát tia sáng có bước sóng phù hợp với nguyên tố phân tích và chiếu vào đám hơi nguyên tử đó. Phổ hấp thụ sẽ xuất hiện. 4. Nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm sáng sau khi đi qua môi trường hấp thụ, phân li chúng thành phổ và chọn một vạch phổ cần đo của nguyên tố phân tích hướng vào khe đo để đo cường độ của nó. Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ của nguyên tố cần phân tích theo phương trình : A = k.C.L (1.12) Trong đó: A : Cường độ vạch phổ hấp thụ, k : Hằng số thực nghiệm, L : chiều dài môi trường hấp thụ, C : Nồng độ nguyên tố cần xác định trong mẫu đo phổ. 5. Thu và ghi kết quả đo cường độ vạch phổ hấp thụ. [6, 9] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 1.4.2 Điều kiện nguyên tử hóa mẫu Nguyên tử hóa mẫu là công việc quan trọng nhất của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, Mục đích của quá trình này là tạo ra đám hơi nguyên tử tự do từ mẫu phân tích với hiệu suất cao và ổn định, để phép đo đạt kết quả chính xác với độ lặp lại cao. Ở phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (F - AAS), tức là chỉ sử dụng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đền khí để tạo hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích, nhiệt độ của ngọn lửa là yếu tố quyết định đến hiệu suất nguyên tử hóa mẫu phân tích và mọi yếu tố khác ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa đều có thể ảnh hưởng đến kết quả phân tích. [6, 9] - Thành phần hỗn hợp khí đốt tạo ra ngọn lửa - Chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu - Tốc độ dẫn mẫu 1.4.3 Cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử Lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng, trong vùng nồng độ nhỏ của nguyên tố phân tích, mối quan hệ giữa cường độ một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố đó và nồng độ của nó trong đám hơi nguyên tử tự do cũng tuân theo định luật Lambe Bear. Nghĩa là nếu chiếu một chùm sáng đơn sắc có cường độ ban đầu Io qua đám hơi nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích có nồng độ N và bề dày L cm thì ta có: I = Io.e -(K  .N.L) (1.13) Trong đó: I: Cường độ của chùm sáng ra khỏi đám hơi nguyên tử Io: Cường độ của chùm sáng chiếu vào đám hơi nguyên tử K  : Hệ số hấp thụ nguyên tử của vạch phổ tần số  N: Nồng độ nguyên tử tự do của nguyên tố cần phân tích L: Bề dày lớp hấp thụ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20 Gọi Aλ là mật độ quang hay độ tắt nguyên tử của chùm tia sáng cường độ Io sau khi qua môi trường hấp thụ. Aλ được tính bởi công thức: Aλ = log I I o = 2,303.K  .N.L (1.14) Nếu các phép đo được thực hiện trên cùng một máy đo phổ hấp thụ nguyên tử thì L = const, nên có thể viết: Aλ = K.N (1.15) Trong đó: K: Hằng số thực nghiệm phụ thuộc K  , L, và nhiệt độ môi trường hấp thụ. Gọi nồng độ nguyên tố ở mẫu phân tích là C. Từ nhiều kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng, trong một giới hạn nhất định của C, mối quan hệ giữa N và C được xác định theo công thức: N = k.C b (1.16) Trong đó: k: Hằng số thực nghiệm phụ thuộc điều kiện hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu b: Hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của nguyên tố. 0 < b  1. Với mỗi vạch phổ ta luôn tìm được một giá trị Co mà với mọi giá trị: C > Co thì 0 < b < 1, lúc này Aλ không phụ thuộc tuyến tính C. C < Co thì b = 1, lúc này Aλ phụ thuộc tuyến tính C theo phương trình (1.17) là sự kết hợp của (1.15) và (1.16): Aλ = a.C b (1.17) Trong đó: a: Hằng số thực nghiệm, a = K.k [6, 9] 1.4.4 Phương pháp đường chuẩn Để xác định nồng độ của nguyên tố trong mẫu phân tích theo phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, ta có thể tiến hành theo phương pháp đường chuẩn hoặc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 phương pháp thêm tiêu chuẩn. Thực hiện đề tài này, chúng tôi tiến hành theo phương pháp đường chuẩn. Cơ sở của phương pháp: Dựa trên sự phụ thuộc của cường độ vạch phổ hấp thụ (hay độ hấp thụ nguyên tử) vào vùng nồng độ nhỏ của cấu tử cần xác định trong mẫu theo phương trình Aλ = a.C b để có sự phụ thuộc tuyến tính giữa Aλ và C. Kỹ thuật thực nghiệm: - Pha chế một dãy dung dịch chuẩn có hàm lượng chất phân tích tăng dần trong cùng điều kiện về lượng thuốc thử, độ axit… - Đo độ hấp thụ nguyên tử của các nguyên tố cần nghiên cứu trong dãy dung dịch chuẩn. - Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ nguyên tử vào nồng độ các nguyên tố cần nghiên cứu. Đồ thị này được gọi là đường chuẩn. - Pha chế các dung dịch phân tích với điều kiện như dung dịch chuẩn và đem đo độ hấp thụ nguyên tử. Dựa vào các giá trị độ hấp thụ nguyên tử này và đường chuẩn tìm được nồng độ nguyên tố cần phân tích trong mẫu phân tích. [6,9] 1.4.5 Ưu điểm của phép đo - Có độ nhạy, độ chọn lọc cao, gần 60 nguyên tố có thể được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 10-4 đến 10-5 %. Đặc biệt nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa thì có thể đạt độ nhạy 10-7 %. - Không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích nên tiết kiệm được thời gian và hóa chất. Đồng thời cũng tránh được sự nhiễm bẩn mẫu khi xử lý qua các giai đoạn phức tạp. - Xác định được đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu. Kết quả phân tích ổn định, sai số nhỏ. Đường chuẩn lưu lại được sử dụng cho các lần đo sau. - Dễ dàng kết nối với máy tính và các phần mềm thích hợp để đo và xử lý kết quả nhanh, dễ dàng. [6,9] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 Chương 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị và hóa chất 2.1.1 Thiết bị - Máy đo pH Presica 900 (Thụy Sĩ) - Tủ sấy Jeiotech (Hàn Quốc) - Máy đo phổ hấp thụ nguyên tử Thermo (Anh) - Máy nghiền bi (Nga) - Máy khuấy IKA Labortechnick (Đức) - Cân điện tử 4 số Presica XT 120A (Thụy Sĩ) - Bơm hút chân không - Bình định mức, cốc thủy tinh, pipet các loại, ... 2.1.2 Hóa chất Các hóa chất được sử dụng trong các thí nghiệm có độ tinh khiết phân tích. Chuẩn bị các dung dịch: - Dung dịch Cu2+ 1000 mg/l: cân 3,8023g Cu(NO3)2.3H2O, hòa tan bằng nước cất sau đó định mức tới 1000ml. - Dung dịch Pb2+ 1000 mg/l: cân 1,5985g Pb(NO3)2, hòa tan bằng nước cất sau đó định mức tới 1000ml. - Dung dịch Cd2+ 1000 mg/l: cân 2,1032g Cd(NO3)2, hòa tan bằng nước cất sau đó định mức tới 1000ml. - Dung dịch Ni2+ 1000 mg/l: cân 4,9533g Ni(NO3)2.6H2O, hòa tan bằng nước cất sau đó định mức tới 1000ml. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 23 - Dung dịch NaOH 0,1M: cân 3,9997g NaOH, hòa tan bằng nước cất sau đó định mức tới 1000ml. - Dung dịch axit xitric C6H7O8 0,6M: cân 62,0420g tinh thể axit xitric C6H7O8.H2O, hòa tan bằng nước cất sau đó định mức tới 500ml. - Dung dịch axit HNO310%: lấy 40ml dung dịch axit HNO3 63% cho vào bình định mức 250ml, dùng nước cất định mức tới vạch định mức. - Dung dịch axit HNO3 0,5M: lấy 22,5ml dung dịch axit HNO3 63% cho vào bình định mức 1000ml, dùng nước cất định mức tới vạch định mức. - Dung dịch axit HNO3 1,0M: lấy 45ml dung dịch axit HNO3 63% cho vào bình định mức 1000ml, dùng nước cất định mức tới vạch định mức. - Dung dịch axit HNO3 1,5M: lấy 67,5ml dung dịch axit HNO3 63% cho vào bình định mức 1000ml, dùng nước cất định mức tới vạch định mức. 2.2 Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ lạc Vỏ lạc rửa sạch, sấy khô ở nhiệt độ 80-90oC sau đó nghiền nhỏ bằng máy nghiền bi rồi đem rây thu được nguyên liệu. Nguyên liệu có kích thước hạt từ 0,1-0,2mm. * Quy trình chế tạo VLHP từ nguyên liệu vỏ lạc Vỏ lạc nguyên liệu được nghiền nhỏ bằng máy nghiền bi. Lấy 25g nguyên liệu cho vào cốc chứa 500ml dung dịch NaOH 0.1M, khuấy đều trong 120 phút, lọc lấy phần bã rắn, rửa sạch bằng nước cất đến môi trường trung tính, sấy khô ở 85-90oC. Sau đó, phần bã rắn tiếp tục được cho vào cốc chứa 150ml dung dịch axit xitric 0.6M khuấy trong 30 phút, lọc lấy bã rắn, sấy ở 50oC trong 24 giờ, nâng nhiệt độ lên 120oC trong 90 phút. Cuối cùng, rửa bằng nước cất nóng tới môi trường trung tính và sấy khô ở 85-90oC, thu được VLHP. [12,13] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 24 2.3 Các điều kiện tối ưu để xác định hàm lượng một số ion kim loại nặng bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử có ngọn lửa (không khí – axetilen) của các nguyên tố Cd, Cr, Cu, Mn, Ni và Pb được thể hiện trên bảng 2.1. Bảng 2.1: Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa của các nguyên tố Cd, Cu, Mn, Ni và Pb STT Nguyên tố Bước sóng (nm) Khe đo (nm) Cường độ đèn HCL Chiều cao đèn (mm) Tốc độ dòng khí (ml/phút) Khoảng tuyến tính (mg/l) 1 Cd 228.8 0.5 50%Imax 7.0 1.2 0.05 2.5 2 Cu 324.8 0.5 75%Imax 7.0 1.1 0.05 2.5 3 Mn 279.5 0.2 75%Imax 7.0 1.0 0.05 4.0 4 Ni 232.0 0.1 75%Imax 7.0 0.9 0.1  8.0 5 Pb 217.0 0.5 75%Imax 7.0 1.1 0.1 10.0 Pha các dung dịch các ion kim loại nặng Cd2+, Cu2+, Mn2+, Ni2+ và Pb2+ với nồng độ khác nhau từ dung dịch chuẩn nồng độ 1000 mg/l, thêm vào đó một thể tích xác định dung dịch HNO3 10% để nồng độ HNO3 là 1%. Pha dung dịch HNO3 1% làm mẫu trắng. Tiến hành đo mật độ quang (A) của từng dung dịch. Dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ ion kim loại. Kết quả thu được thể hiện ở các bảng 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, từ các số liệu này ta xây dựng các đường chuẩn thể hiện trên các hình từ 2.1 đến 2.5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 25 Bảng 2.2: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Cd 2+ Tên mẫu Mật độ quang % sai số Nồng độ (mg/l) Mẫu trắng 0.0000 10.6 0.00 Mẫu 1 0.0080 1.1 0.05 Mẫu 2 0.0120 0.3 0.10 Mẫu 3 0.0910 0.4 1.00 Mẫu 4 0.2340 0.1 2.50 y = 0.0921x + 0.0024 R2 = 0.9996 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Nồng độ (mg/l) M ật đ ộ qu an g Hình 2.1: Đường chuẩn xác định nồng độ Cd 2+ Bảng 2.3: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Cu 2+ Tên mẫu Mật độ quang % sai số Nồng độ (mg/l) Mẫu trắng 0.0020 6.7 0.00 Mẫu 1 0.0040 0.2 0.10 Mẫu 2 0.0220 2.2 1.00 Mẫu 3 0.0440 0.7 2.00 Mẫu 4 0.0540 0.2 2.50 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 y = 0.0209x + 0.0018 R2 = 0.9997 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Nồng độ (mg/l) M ật đ ộ qu an g Hình 2.2: Đường chuẩn xác định nồng độ Cu 2+ Bảng 2.4: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Mn 2+ Tên mẫu Mật độ quang % sai số Nồng độ (mg/l) Mẫu trắng 0.0000 12.5 0.00 Mẫu 1 0.0020 2.7 0.05 Mẫu 2 0.0770 1.5 1.00 Mẫu 3 0.1650 0.1 2.00 Mẫu 4 0.3270 1.6 4.00 y = 0.0825x - 0.0025 R 2 = 0.9998 0.00 0.05 0.10 0.15 0. 0 0.25 0.30 0.35 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 Nồng độ (mg/l) M ật đ ộ qu an g Hình 2.3: Đường chuẩn xác định nồng độ Mn 2+ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 Bảng 2.5: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Ni 2+ Tên mẫu Mật độ quang % sai số Nồng độ (mg/l) Mẫu trắng -0.001 1.1 0.00 Mẫu 1 0.012 0.5 0.50 Mẫu 2 0.025 0.2 1.00 Mẫu 3 0.144 0.1 5.00 Mẫu 4 0.198 0.1 7.00 y = 0.0288x - 0.0025 R2 = 0.9997 0.00 0.05 0.1 0.15 0.20 0.25 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 Nồng độ (mg/l) M ật đ ộ qu an g Hình 2.4: Đường chuẩn xác định nồng độ Ni 2+ Bảng 2.6: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Pb 2+ Tên mẫu Mật độ quang % sai số Nồng độ (mg/l) Mẫu trắng -0.0020 15.2 0.00 Mẫu 1 0.0060 2.5 0.50 Mẫu 2 0.0130 1.0 1.00 Mẫu 3 0.0720 0.5 5.00 Mẫu 4 0.1450 0.1 10.00 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 y = 0.0147x - 0.0016 R2 = 1 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 Nồng độ (mg/l) M ật đ ộ qu an g Hình 2.5: Đường chuẩn xác định nồng độ Pb 2+ 2.4 Khảo sát khả năng hấp phụ một số kim loại nặng của VLHP chế tạo từ vỏ lạc bằng phương pháp hấp phụ động trên cột 2.4.1 Chuẩn bị cột hấp phụ Cột hấp phụ là cột thủy tinh có chiều cao 25cm và đường kính trong 1cm. Cân 2,25g VLHP, rồi ngâm VLHP trong nước cất để loại bỏ hết bọt khí sau đó tiến hành dồn cột. Cột được dồn sao cho trong cột hoàn toàn không có bọt khí. Thể tích VLHP trong cột là 10cm3. Điều chỉnh tốc độ dòng nhờ một van ở đầu ra của cột. Cho chảy qua cột dung dịch chứa ion cần nghiên cứu có nồng độ ban đầu Co. Dung dịch sau khi chảy qua cột được lấy liên tục theo từng Bed- Volume (BV) để tiến hành xác định hàm lượng ion. Định nghĩa Bed-Volume (hay đơn vị thể tích cơ sở ): là thể tích của dung dịch chảy qua cột đúng bằng thể tích chất hấp phụ nhồi trong cột đó. 2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng Để khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ của một số kim loại nặng, chúng tôi đã chuẩn bị cột hấp phụ như đã nêu ở 2.4.1. Điều chỉnh tốc độ dòng với các giá trị: 2,0 ml/phút; 2,5 ml/phút; 3,0 ml/phút (thí nghiệm riêng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 rẽ đối với mỗi tốc độ). Kết quả được chỉ ra ở bảng 2.7; 2.8; 2.9; 2.10; 2.11 và hình 2.6; 2.7; 2.8; 2.9; 2.10. Bảng 2.7: Nồng độ Cu 2+ sau khi ra khỏi cột hấp phụ ứng với các tốc độ dòng khác nhau Tốc độ dòng (ml/phút) v1 = 2,0 v2 = 2,5 v3 = 3,0 Co (mg/l) 206,28 Bed-Volume Nồng độ thoát (mg/l) 1 Nd Nd Nd 2 Nd 0,06 0,02 3 0,06 0,15 0,37 4 0,07 0,16 0,51 5 1,42 13,86 26,01 6 45,38 58,14 62,26 7 94,27 104,46 110,64 8 124,31 132,52 136,95 9 143,29 147,71 152,28 10 154,64 160,10 167,97 11 155,72 166,12 169,42 12 156,81 169,36 179,58 13 159,34 170,35 184,09 14 163,23 170,87 184,47 15 163,39 171,03 185,85 Nd : Nằm dưới giới hạn phát hiện của máy Nồng độ thoát: Nồng độ ion sau khi ra khỏi cột hấp phụ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 Hình 2.6: Đường cong thoát của Cu 2+ ứng với các tốc độ dòng khác nhau Bảng 2.8: Nồng độ Pb 2+ sau khi ra khỏi cột hấp phụ ứng với các tốc độ dòng khác nhau Tốc độ dòng (ml/phút) v1 = 2,0 v2 = 2,5 v3 = 3,0 (1) (2) (3) (4) Co (mg/l) 205,91 Bed-Volume Nồng độ thoát (mg/l) 1 Nd Nd Nd 2 Nd Nd Nd 3 Nd Nd Nd 4 Nd Nd Nd 5 Nd Nd Nd 6 Nd Nd Nd 7 Nd Nd Nd 8 0,03 0,24 4,68 9 2,21 2,99 12,10 10 8,14 9,67 14,11 0 50 100 150 200 1 3 5 7 9 11 13 15 Bed-Volume Nồ ng độ th oá t(m g/ l) Cu.v1=2,0ml/phút Cu.v2=2,5ml/phút Cu.v3=3,0ml/phút Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 (1) (2) (3) (4) 11 9,23 12,02 14,73 12 11,05 13,33 15,76 13 11,39 14,05 15,86 14 11,87 13,98 15,92 15 11,96 14,33 16,90 0 5 10 15 20 1 3 5 7 9 11 13 15 Bed-Volume Nồ ng đ ộ th oá t(m g/ l) Pb.v1=2,0ml/phút Pb.v2=2,5ml/phút Pb.v3=3,0ml/phút Hình 2.7: Đường cong thoát của Pb 2+ ứng với các tốc độ dòng khác nhau Bảng 2.9: Nồng độ Cd 2+ sau khi ra khỏi cột hấp phụ ứng với các tốc độ dòng khác nhau Tốc độ dòng (ml/phút) Nång ®é ion Cd2+ (mg/l) v1=2,0 ml/phút v2=2,5 ml/phút v3=3,0 ml/phút (1) (2) (3) (4) C0(mg/l) 509,04 503,21 501,48 Bed-Volume Nồng độ thoát (mg/l) 1 Nd 0,0103 0,0129 2 0,0395 0,0127 0,0145 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 (1) (2) (3) (4) 3 0,752 2,093 4,6310 4 40,24 76,12 102,92 5 152,42 193,54 179,90 6 233,40 248,36 240,38 7 297.68 283,98 264,84 8 307,92 305,16 278,52 9 350,52 332,30 284,32 10 363,38 338,28 307,78 11 376,42 349,10 311,62 12 382,22 354,96 315,28 13 406,50 367,66 331,15 14 410,94 380,40 339,95 15 417,15 395,40 347,68 0 100 200 300 400 500 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Bed - Volume No ng d o th oa t Cd. v1= 2,0ml/phut Cd. v2= 2,5ml/phut Cd. v3= 3,0ml/phut Hình 2.8: Đường cong thoát của Cd 2+ ứng với các tốc độ dòng khác nhau Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 Bảng 2.10: Nồng độ Mn 2+ sau khi ra khỏi cột hấp phụ ứng với các tốc độ dòng khác nhau Tốc độ dòng (ml/phút) Nång ®é ion Mn2+ (mg/l). v1=2,0 ml/phút v2=2,5 ml/phút v3=3,0 ml/phút C0(mg/l) 494,74 487,95 489,12 Bed-Volume Nồng độ thoát 1 Nd Nd 0,0738 2 48,82 81,26 121,88 3 259,42 269,14 319,54 4 348,06 355,36 384,68 5 367,88 389,52 400,06 6 389,20 395,48 417,30 7 396,80 409,46 418,52 8 404,92 417,28 424,94 9 407,56 425,82 427,30 10 409,28 439,92 439,96 11 421,38 442,44 441,96 12 425,00 448,54 449,30 13 426,08 451,56 452,56 14 429,50 457,66 455,98 15 433,34 462,72 458,28 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 34 0 100 200 300 400 500 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Bed - Volume No ng d o th oa t(m g/ l) Mn.v1= 2,0ml/phut Mn.v2= 2,5ml/phut Mn.v3= 3,0ml/phut Hình 2.9: Đường cong thoát của Mn 2+ ứng với các tốc độ dòng khác nhau Bảng 2.11: Nồng độ Ni 2+ sau khi ra khỏi cột hấp phụ ứng với các tốc độ dòng khác nhau Nồng độ thoát Nồng độ Ni2+(mg/l) C0(mg/l) v1=2,0 ml/phút v2=2,5 ml/phút v3=3,0 ml/phút 428,27 413,89 417,55 (1) (2) (3) (4) 1 Nd Nd Nd 2 6,35 6,44 45,28 3 22,44 190,21 216,60 4 233,43 307,31 282,04 5 323,02 323,77 305,04 6 352,70 341,43 324,34 7 361,90 343,56 324,04 8 370,07 345,68 328,93 9 387,31 362,46 330,53 10 382,83 364,16 339,79 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 35 (1) (2) (3) (4) 11 388,24 376,23 340,54 12 400,48 371,66 340,60 13 403,98 370,89 347,93 14 408,55 388,50 351,75 15 415,31 395,92 375,10 -100 0 100 200 300 400 500 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Bed - Volume No ng d o th oa t(m g/ l) Ni.v1= 2,0ml/phut Ni.v1= 2,5ml/phut Ni.v1= 3,0ml/phut Hình 2.10: Đường cong thoát của Ni 2+ ứng với các tốc độ dòng khác nhau * Nhận xét: Dựa vào kết quả ở bảng 2.7; 2.8; 2.9; 2.10; 2.11; và hình 2.6; 2.7; 2.8; 2.9; 2.10 cho thấy: Trong khoảng tốc độ dòng khảo sát, khi tốc độ dòng càng chậm thì các ion Cu 2+ , Pb 2+ , Cd 2+ , Mn 2+ , Ni 2+ xuất hiện ở lối ra cột hấp phụ trong thời gian càng lớn và nồng độ càng thấp. Điều đó được giải thích như sau: tốc độ dòng càng chậm thì thời gian tiếp xúc giữa các ion kim loại và VLHP tăng, do đó lượng ion bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ tăng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu chất bị hấp phụ Chuẩn bị cột hấp phụ như đã nêu ở 2.4.1. Điều chỉnh tốc độ dòng 2,0 ml/phút. Thay đổi nồng độ đầu của các ion (thí nghiệm riêng rẽ đối với mỗi nồng độ). Kết quả được chỉ ra ở bảng 2.12; 2.13; 2.14; 2.15; 2.16 và hình 2.11; 2.12; 2.13; 2.14; 2.15 Bảng 2.12: Nồng độ Cu 2+ sau khi ra khỏi cột hấp phụ ứng với các nồng độ đầu khác nhau Co (mg/l) Co1=97,70 Co2=206,28 Co3=296,56 Co4=399,34 Co5=509,13 BV Nồng độ thoát (mg/l) 1 Nd Nd Nd Nd Nd 2 Nd Nd Nd 0,08 1,32 3 Nd 0,06 0,28 1,14 101,05 4 Nd 0,07 7,03 55,01 176,02 5 Nd 11,42 37,80 140,51 324,35 6 Nd 45,38 90,41 235,14 366,68 7 Nd 94,27 140,81 255,23 376,29 8 Nd 124,31 169,06 292,52 395,23 9 0,59 143,29 203,61 299,26 409,61 10 1,60 154,64 222,16 313,28 416,37 11 7,17 155,72 229,73 315,71 412,58 12 36,86 156,81 233,27 317,39 427,70 13 68,17 159,34 239,71 325,62 428,43 14 70,51 163,23 242,23 329,95 434,18 15 70,55 163,39 242,26 330,04 434,33 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 37 0 100 200 300 400 500 1 3 5 7 9 11 13 15 Bed-Volume Nồ ng độ th oá t(m g/l ) Cu.Co1 Cu.Co2 Cu.Co3 Cu.Co4 Cu.Co5 Hình 2.11: Đường cong thoát của Cu 2+ ứng với các nồng độ đầu khác nhau Bảng 2.13: Nồng độ Pb 2+ sau khi ra khỏi cột hấp phụ ứng với các nồng độ đầu khác nhau Co (mg/l) Co1=107,47 Co2=205,91 Co3=291,14 Co4=406,23 Co5=502,59 BV Nồng độ thoát (mg/l) 1 Nd Nd Nd Nd Nd 2 Nd Nd Nd Nd Nd 3 Nd Nd Nd Nd Nd 4 Nd Nd Nd Nd Nd 5 Nd Nd Nd Nd 0,66 6 Nd Nd Nd Nd 14,01 7 Nd Nd Nd 5,03 45,70 8 Nd 0,03 1,92 13,00 75,36 9 Nd 2,21 6,39 43,99 99,26 10 0,17 8,14 19,23 65,36 112,55 11 1,47 9,23 35,05 77,65 114,42 12 4,67 11,05 43,49 75,79 116,53 13 5,42 11,39 43,68 77,25 116,91 14 5,45 11,87 44,98 77,51 116,69 15 5,48 11,96 44,83 77,88 116,96 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 38 0 20 40 60 80 100 120 140 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Bed-Volume Nồ ng đ ộ th oá t(m g/ l) Pb.Co1 Pb.Co2 Pb.Co3 Pb.Co4 Pb.Co5 Hình 2.12: Đường cong thoát của Pb 2+ ứng với các nồng độ đầu khác nhau Bảng 2.14: Nồng độ Cd 2+ sau khi ra khỏi cột hấp phụ ứng với các nồng độ đầu khác nhau Co (mg/l) Co1=99,02 Co2=185,2 Co3=307,35 Co4=382,50 Co5=502,59 BV Nồng độ thoát (mg/l) 1 Nd Nd Nd Nd Nd 2 Nd Nd Nd Nd 1,46 3 Nd Nd 0,02 14,11 112,42 4 Nd Nd 2,85 127,15 200,57 5 Nd Nd 83,44 195,85 265,28 6 Nd Nd 142,46 224,88 304,52 7 Nd 1,88 164,85 250,03 334,30 8 0,04 54,89 185,53 275,89 358,56 9 35,74 98,68 212,71 287,56 384,23 10 65,45 136,27 243,38 305,89 416,25 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 39 -100 0 100 200 300 400 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Bed - Volume No ng d o th oa t( m g/ l) Cd. Co1 Cd. Co2 Cd. Co3 Cd. Co4 Cd. Co5 Hình 2.13: Đường cong thoát của Cd 2+ ứng với các nồng độ đầu khác nhau Bảng 2.15: Nồng độ Ni 2+ sau khi ra khỏi cột hấp phụ ứng với các nồng độ đầu khác nhau Co (mg/l) Co1=90,02 Co2=181,64 Co3=293,32 Co4=394,38 Co5=500,24 BV Nồng độ thoát (mg/l) 1 Nd Nd Nd Nd 2,66 2 Nd Nd Nd 71,51 99,16 3 Nd 17,56 19,00 183,06 235,12 4 Nd 43,06 132,84 241,95 301,45 5 0,80 64,66 212,80 285,06 340,28 6 9,02 77,61 232,93 292,15 372,70 7 22,03 89,08 242,42 304,78 394,55 8 36,70 112,13 250,83 313,68 412,17 9 54,25 139,05 260,60 322,26 425,48 10 66,12 144,27 261,99 336,15 436,19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 0 100 200 300 400 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Bed - Volume No ng d o th oa t ( m g/ l) Ni. Co1 Ni. Co2 Ni. Co3 Ni. Co4 Ni. Co5 Hình 2.14: Đường cong thoát của Ni 2+ ứng với các nồng độ đầu khác nhau Bảng 2.16: Nồng độ Mn 2+ sau khi ra khỏi cột hấp phụ ứng với các nồng độ đầu khác nhau Co (mg/l) Co1=108,59 Co2=201,17 Co3=300,29 Co4=401,55 Co5=500,23 BV Nồng độ thoát (mg/l) 1 0,01 0,01 0,02 0,10 0,28 2 0,61 1,26 78,25 199,02 264,17 3 3,68 7,37 154,66 257,06 299,65 4 20,85 36,88 197,74 276,41 330,88 5 37,03 74,07 209,92 288,77 359,66 6 49,75 99,50 219,56 295,60 391,98 7 56,46 119,67 223,72 309,86 415,86 8 59,80 130,01 236,25 329,03 426,28 9 65,21 142,05 247,01 338,01 439,77 10 75,36 162,13 250,18 348,13 440,14 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 0 100 200 300 400 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Bed - Volume N on g do th oa t ( m g/ l) Mn. Co1 Mn. Co2 Mn. Co3 Mn. Co4 Mn. Co5 Hình 2.15: Đường cong thoát của Mn 2+ ứng với các nồng độ đầu khác nhau * Nhận xét: Dựa vào kết quả ở bảng 2.12; 2.13; 2.14; 2.15; 2.16 và hình 2.11; 2.12; 2.13; 2.14; 2.15 cho thấy: - Trong khoảng nồng độ đầu khảo sát với mỗi ion, khi nồng độ đầu tăng thì lượng ion tương ứng sau khi ra khỏi cột hấp phụ cùng một thời điểm tăng, thời gian hoạt động của cột hấp phụ giảm. - VLHP chế tạo được có khả năng hấp phụ tốt với các ion kim loại. Từ các kết quả ở bảng 2.12; 2.13; 2.14; 2.15; 2.16 chúng tôi tiến hành khảo sát cân bằng hấp phụ của VLHP đối với mỗi ion theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir. Các kết quả được chỉ ra ở bảng 2.17 và hình 2.16; 2.17; 2.18; 2.19; 2.20; 2.21; 2.22; 2.23; 2.24; 2.25. Bảng 2.17: Các thông số hấp phụ Ion Co (mg/l) Ccb (mg/l) q (mg/g) Ccb/q (g/l) Cu 2+ 97,70 70,55 1,81 38,98 206,28 163,39 2,86 57,14 296,56 242,26 3,62 66,92 399,34 330,04 4,62 71,44 509,13 434,33 4,99 87,10 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 Pb 2+ 107,47 5,48 6,80 0,81 205,91 11,96 12,93 0,92 291,14 44,83 16,42 2,73 406,23 77,88 21,89 3,56 502,59 116,96 25,71 4,55 Cd 2+ 99,20 65,45 1,50 43,63 185,20 136,27 2,17 62,80 307,35 243,38 2,84 85,70 382,50 305,89 3,40 89,97 502,59 416,25 3,83 108,68 Mn 2+ 108,59 75,36 1,47 51.,27 201,17 162,13 1,82 87,98 300,29 252,18 2,22 112,69 401,55 348,13 2,37 146,89 500,23 440,14 2,67 164,85 Ni 2+ 90,02 66,12 1,06 62,38 181,64 144,27 1,66 86,90 293,32 262,15 2,18 120,25 394,38 336,15 2,58 130,25 500,23 436,19 2,84 153,59 y = 1.8009Ln(x) - 6.0424 R 2 = 0.9676 0 1 2 3 4 5 6 0 100 200 300 400 500 Ccb (mg/l) q (m g/ g) Hình 2.16: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đối với Cu 2 + y = 0.1236x + 33.623 R 2 = 0.9665 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 100 200 300 400 500 Ccb (mg/l) C cb /q ( g/ l) Hình 2.17: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb của Cu 2+ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 y = 5.6169Ln(x) - 2.4626 R2 = 0.9529 0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60