Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THỊ THÙY DUNG

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ AMONI, Mn(II) CỦA VẬT LIỆU GRAPHITE HOẠT HÓA BẰNG KOH VÀ THĂM DÕ XỬ LÍ MÔI TRƢỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

THÁI NGUYÊN – 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THỊ THÙY DUNG

NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ AMONI, Mn(II) CỦA VẬT LIỆU GRAPHITE HOẠT HÓA BẰNG KOH VÀ THĂM DÕ XỬ LÍ MÔI TRƢỜNG Chuyên ngành: Hóa Phân Tích Mã số: 60.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Đỗ Trà Hƣơng

THÁI NGUYÊN - 2017

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

LỜI CAM ĐOAN

H

Ơ

liệu graphite hoạt hóa bằng KOH và thăm dò xử lý môi trường” là do bản thân

N

Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật

U Y .Q

Thái nguyên, tháng 4 năm 2017

N

G

Đ

ẠO

Tác giả luận văn

TR ẦN

H Ư

Nguyễn Thị Thùy Dung

B

Xác nhận

của giáo viên hƣớng dẫn

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

của Trƣởng khoa chuyên môn

Xác nhận

PGS.TS. Đỗ Trà Hƣơng

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền Lan

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

xin chịu trách nhiệm.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật tôi

i

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Trà Hƣơng, cô giáo trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn này. Cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Hóa học, các

Ơ

N

thầy cô Phòng Đào tạo, các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm -

U Y

trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học.

.Q

lý - Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên và các bạn đồng

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

lời cảm ơn chân thành tới TS. Đặng Văn Thành, Khoa Vật lí - Lý Sinh, Trường Đại

N

G

học Y - Dược đã cho phép em sử dụng cơ sở vật chất và trang thiết bị trong quá trình

H Ư

thực hiện các công việc thực nghiệm.

TR ẦN

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp và

10 00

B

những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn, để luận văn được hoàn thiện hơn.

A

Em xin trân trọng cảm ơn!

H

Ó

Thái Nguyên , tháng 4 năm 2017

ÁN

-L

Í-

Tác giả

TO

Nguyễn Thị Thùy Dung

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn. Em cũng xin gửi

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm Hoá

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá

ii

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cảm ơn .................................................................................................................... ii

H

Ơ

Mục lục ........................................................................................................................ iii

N

Lời cam đoan ..................................................................................................................i

U Y

Danh mục bảng biểu ......................................................................................................v

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

Chƣơng 1. TỔNG QUAN ............................................................................................ 3

Đ

1.1. Tổng quan về amoni và mangan .............................................................................3

G

1.1.1. Giới thiệu chung về amoni và tác động của amoni tới nguồn nước và sức

H Ư

N

khỏe con người ..............................................................................................................3 1.1.2. Một số phương pháp loại bỏ amoni trong nước ..................................................4

TR ẦN

1.1.3. Mangan và ảnh hưởng của mangan .....................................................................8 1.1.4. Một số phương pháp loại bỏ mangan trong nước ..............................................10

B

1.1.5. Quy chu n Việt Nam về nước thải công nghiệp................................................11

10 00

1.2. Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ ion amoni và Mn(II) trong môi trường nước .................................................................................................11

Ó

A

1.2.1. Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ ion amoni trong môi

H

trường nước ..................................................................................................................11

-L

Í-

1.2.2. Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ Mn(II) trong môi

ÁN

trường nước ..................................................................................................................13 1.3. Vật liệu cacbon .....................................................................................................15 1.3.1. Cacbon hoạt hóa.................................................................................................15

D

IỄ N

Đ

ÀN

1.3.2. Một số phương pháp hoạt hóa ...........................................................................16

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

Danh mục các hình .......................................................................................................vi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ........................................................................iv

1.3.3. Vật liệu graphite.................................................................................................17 1.3.4. Ứng dụng của graphite.......................................................................................20 1.3.5. Một số nghiên cứu biến tính vật liệu graphite ...................................................21 1.4 Phương pháp phân tích xác định hàm lượng amoni và mangan ........................... 23 1.4.1. Định lượng amoni bằng phương pháp trắc quang .............................................23 1.4.2. Định lượng Mn(II) bằng phương pháp trắc quang ............................................23

iii Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

1.5. Một số phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu .............................................23 1.5.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) ............................................................ 23 1.5.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét qua (SEM) ...................................................23

Ơ

1.5.4. Phương pháp phổ hồng ngoại (FT - IR) ............................................................. 25

N

1.5.3. Phương pháp phổ tán xạ Raman ........................................................................24

N

H

Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM ....................................................................................26

.Q

2.1.2. Hóa chất .............................................................................................................26

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

2.3. Lập đường chu n xác định nồng độ Mn(II) ..........................................................28

Đ

2.4. Chế tạo vật liệu hấp phụ graphite hoạt hóa KOH (AGK) ....................................29

N

G

2.5. Khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý của AGK ...........................................29

H Ư

2.6. Xác định điểm đẳng điện của AGK ......................................................................29

TR ẦN

2.7. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ của ion amoni, Mn(II) của AGK theo phương pháp hấp phụ tĩnh ...................................................................29 2.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ của AGK ....................................29

10 00

B

2.7.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ ........................................................... 30 2.7.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng đến khả năng hấp phụ của AGK..............30

A

2.7.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của AGK ...........31

H

Ó

2.8. Khảo sát khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK theo phương pháp

Í-

hấp phụ động ................................................................................................................31

-L

2.8.1 Chu n bị cột hấp phụ .......................................................................................... 31

ÁN

2.8.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng .................................................................32 2.9. Mẫu nước ngầm chứa Mn(II) ..............................................................................32 2.9.1. Xử lý mẫu nước ngầm theo phương pháp tĩnh ..................................................32

D

IỄ N

Đ

ÀN

2.9.2. Xử lý mẫu nước ngầm theo phương pháp động ................................................32

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

2.2. Lập đường chu n xác định nồng độ ion amoni ....................................................27

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

2.1.1. Thiết bị ...............................................................................................................26

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

2.1. Dụng cụ và hóa chất.............................................................................................. 26

Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 33

3.1. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý của AGK .............................. 33 3.2. Xác định điểm đẳng điện của AGK ......................................................................39 3.3. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo phương pháp hấp phụ tĩnh. ..................................................................................40

iv Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

3.3.1. Ảnh hưởng của pH đối với khả năng hấp phụ amoni, Mn(II) của AGK ...........40 3.3.2 Ảnh hưởng của thời gian đối với khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK....42

H

3.4. Khảo sát dung lượng hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo mô hình hấp phụ đẳng

Ơ

3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK...47

N

3.3.3. Ảnh hưởng của khối lượng AGK đối với khả năng hấp phụ amoni, Mn(II) .....45

U Y

3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo mô hình hấp phụ đẳng

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

3.7. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ ion amoni,

Đ

Mn(II) của AGK theo phương pháp hấp phụ động .....................................................58

G

3.8. Xử lý mẫu nước ngầm chứa Mn(II) ......................................................................61

H Ư

N

3.8.1. Xử lý mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp hấp phụ tĩnh................61 3.8.2. Xử lý mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp hấp phụ động ..............61

TR ẦN

KẾT LUẬN .................................................................................................................64

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 66

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

3.6. Động học hấp phụ ion amoni và Mn(II) của AGK ...............................................53

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

nhiệt Freundlich ...........................................................................................................51

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

nhiệt Langmuir .............................................................................................................49

v Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Nội dung

AGK

Activated graphite KOH

2

BTNMT

Bộ Tài nguyên Môi trường

3

FT-IR

4

GNFs

Graphite nanofibers

5

QCVN

Quy chu n Việt Nam

6

SEM

7

TCVN

Tiêu chu n Việt Nam

8

UV – Vis

Ultraviolet Visble

9

XRD

X-ray Diffraction (nhiễu xạ tia X)

Ơ

N

1

H

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

Scanning Electron Microscopy

10 00 A Ó H Í-L ÁN TO ÀN

D

IỄ N

Đ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y ẠO

TP

.Q

(phổ hồng ngoại)

(hiển vi điện tử quét)

N

Fourrier Transformation InfraRed

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Kí hiệu viết tắt

B

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

STT

iv

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang

Bảng 2.1: Số liệu xây dựng đường chu n ion amoni ..................................................27

H

Ơ

Bảng 2.2: Số liệu xây dựng đường chu n Mn(II) ........................................................28

N

Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ của ion amoni, Mn(II) trong nước thải công nghiệp .....11

.Q

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK ....43

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion amoni, Mn(II) đến dung lượng

G

và hiệu suất hấp phụ của AGK ...................................................................47

H Ư

N

Bảng 3.6: Dung lượng hấp phụ cực đại qmax và hằng số Langmuir b.......................... 50 Bảng 3.7: Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của lgq vào lgCcb trong quá trình hấp

TR ẦN

phụ ion amoni, Mn(II) của AGK ................................................................ 51 Bảng 3.8: Các hằng số của phương trình Freundlich ..................................................52

B

Bảng 3.9: Số liệu khảo sát động học hấp phụ ion amoni và Mn(II) ............................ 53

10 00

Bảng 3.10: Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với ion amoni và Mn(II).....56 Bảng 3.11: Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với ion amoni và Mn(II).....56

Ó

A

Bảng 3.12: Giá trị năng lượng hoạt động quá trình hấp phụ ion amoni, Mn(II)

Í-

H

của AGK .....................................................................................................57

-L

Bảng 3.13: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ amoni .......................58

ÁN

Bảng 3.14: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Mn(II) ......................59

TO

Bảng 3.15: Kết quả xử lí mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp tĩnh .........61 Bảng 3.16: Kết quả xử lí mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp động .......62

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của khối lượng AGK đến hiệu suất hấp phụ ion amoni, Mn(II) .....45

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK ........40

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Bảng 3.1: Kết quả xác định điểm đẳng điện của AGK................................................39

v

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC CÁC HÌNH Trang

Hình 1.2: Mạng tinh thể của graphite ..........................................................................18

H

Ơ

Hình 1.3: Graphite nguyên khai của mỏ graphite tự nhiên Yên Bái đã xử lý tạp

N

Hình 1.1: Đường cong clo hoá tới điểm đột biến đối với nước có amoni .....................5

.Q

Hình 2.2: Đồ thị đường chu n xác định nồng độ Mn(II) ............................................28

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

Hình 3.1: Hình thái học bề mặt của graphite ............................................................... 33

G

Hình 3.2: Hình thái học bề mặt của AGK ...................................................................33

H Ư

N

Hình 3.3: Giản đồ nhiễu xạ XRD của graphite ........................................................... 34 Hình 3.4: Giản đồ nhiễu xạ XRD của AGK ................................................................ 34

TR ẦN

Hình 3.5: Phổ Raman của graphite ..............................................................................35 Hình 3.6: Phổ Raman của AGK ..................................................................................35

B

Hình 3.7: Phổ hồng ngoại FT-IR của graphite ............................................................ 37

10 00

Hình 3.8: Phổ hồng ngoại FT-IR của AGK .................................................................38 Hình 3.9: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của AGK ..................................................39

Ó

A

Hình 3.10: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion amoni của AGK ...............41

Í-

H

Hình 3.11: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) của AGK ....................41

-L

Hình 3.12: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion amoni của AGK .....44

ÁN

Hình 3.13: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) của AGK ...........44

TO

Hình 3.14: Ảnh hưởng của khối lượng AGK đến hiệu suất hấp phụ ion amoni .........46 Hình 3.15: Ảnh hưởng của khối lượng AGK đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) ..............46

D

IỄ N

Đ

Hình 3.16: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu của ion amoni .....48

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Hình 2.3: Mô hình cột hấp phụ theo phương pháp hấp phụ động ............................... 31

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hình 2.1: Đồ thị đường chu n xác định nồng độ ion amoni ......................................27

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

[8] ..............................................................................................................19

Hình 3.17: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu của Mn(II) ..........48 Hình 3.18: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của AGK đối với amoni ................49

Hình 3.19: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với amoni ..........................................49 Hình 3.20: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của AGK đối với Mn(II) ...............50 Hình 3.21: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với Mn(II) .........................................50

vi

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Hình 3.22: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lgq vào lg Ccb đối với sự hấp phụ ion amoni.......52 Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lgq vào lg Ccb đối với sự hấp phụ ion Mn(II) ...........52 Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 1 với ion amoni ..................................54

Ơ

Hình 3.26: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 1 với ion Mn(II) .................................55

N

Hình 3.25: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 2 với ion amoni ..................................54

U Y

Hình 3.28: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ amoni .......................60

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

TO

ÁN

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Hình 3.30: Kết quả xử lí mẫu nước ngầm chứa Mn(II) theo phương pháp động .......63

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hình 3.29: Ảnh hưởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Mn(II) ......................60

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Hình 3.27: Đồ thị biểu diễn phương trình bậc 2 với ion Mn(II) .................................55

vii

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

MỞ ĐẦU Nước ta có trên 67% dân số sống ở nông thôn, tuy nhiên tỷ lệ dân cư nông

Ơ

tế. Trong đó tình trang ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt ở nông thôn và miền núi đang

N

thôn được sử dụng nước sạch còn rất thấp, mới chỉ đạt 42% theo tiêu chu n của Bộ Y

N

H

trở nên rất nghiêm trọng. Nguồn nước ngầm (giếng khoan) bị ô nhiễm bởi các kim

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

TP

các khu công nghiệp, phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật và các vi khu n gây

Đ

khá nặng bởi khói bụi từ các khu công nghiệp, do các phương tiện giao thông vận

G

chuyển, quá trình bốc hơi của các loại thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật và các loại

H Ư

N

chất ô nhiễm khác qua các dụng cụ thu gom. Ở Việt Nam hiện có khoảng 17,2 triệu người tương đương khoảng 21,5% dân số đang sử dụng nguồn nước sinh hoạt chưa

TR ẦN

được kiểm nghiệm hay qua xử lý. Theo thống kê của Bộ Y tế và Bộ Tài nguyên và Môi trường, trung bình mỗi năm có khoảng 9 nghìn người tử vong vì nguồn nước và

10 00

B

điều kiện vệ sinh kém, hàng năm gần 2 trăm nghìn người mắc bệnh ung thư mới phát hiện mà nguyên nhân chính là từ ô nhiễm môi trường nước. Vì vậy, việc quan tâm xử

Ó

A

lý ô nhiễm môi trường có ý nghĩa to lớn với cuộc sống hiện tại và tương lai sau này.

H

Trong thời đại khoa học và công nghệ ngày càng phát triển thúc đ y mạnh mẽ

-L

Í-

việc áp dụng khoa học, kỹ thuật để xử lý môi trường nước góp phần giảm thiểu tác hại do ô nhiễm môi trường nước. Hiện nay, các phương pháp xử lý nước ngầm bị ô

ÁN

nhiễm thường sử dụng là phương pháp hóa học, phương pháp hóa lý (phương pháp keo tụ, phương pháp hấp phụ, phương pháp trung hòa…), phương pháp sinh học

D

IỄ N

Đ

ÀN

(phương pháp hiếu khí và kị khí)…. Trong phương pháp hóa lý có phương pháp hấp

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

bệnh,…Nguồn nước mưa cũng không còn được coi là an toàn. Nó cũng đã bị ô nhiễm

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

suối, kênh rạch, giếng khơi…) cũng bị ô nhiễm nặng bởi các chất hữu cơ, hóa chất từ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

loại nặng (asen, sắt, mangan), chất hữu cơ, amoni… Nguồn nước mặt (ao, hồ, sông,

phụ được lựa chọn và mang lại hiệu quả cao. Ưu điểm của phương pháp này là các vật liệu sử dụng làm chất hấp phụ tương đối phong phú, dễ điều chế, không đắt tiền, thân thiện với môi trường. Graphite là một dạng thù hình có cấu trúc tinh thể 3 chiều của cacbon. Graphite có cấu trúc lớp, mỗi lớp là một tấm graphene, các tấm graphene liên kết với nhau bằng lực liên kết yếu Van der Waals. Thông thường, bề mặt của

1 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

graphite rất trơ về mặt hóa học. Để tăng khả năng hoạt động bề mặt của graphite, hoạt hóa bằng KOH ở nhiệt độ 1000oC để có cấu trúc xốp được sử dụng. Vật liệu sau khi hoạt hóa có khả năng tích thoát ion lớn nên thường được sử dụng làm vật liệu điên

N

cực cho các pin, siệu tụ điện, vật liệu hấp phụ... Tuy nhiên số các công trình công bố

Ơ

về lĩnh vực này còn ít, trong nước chưa có công bố nào. Chính vì vậy, chúng tôi lựa

G

nhiễu xạ Rơnghen (XRD), phổ tán xạ Raiman, chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM),

H Ư

N

phương pháp phổ hồng ngoại (FT - IR).

TR ẦN

- Khảo sát khả năng hấp phụ và một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của vật liệu hấp phụ chế tạo được theo phương pháp hấp phụ tĩnh và hấp phụ động.

B

- Thử nghiệm vật liệu hấp phụ chế tạo được thử nghiệm xử lý mẫu nước thải

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

chứa Mn(II).

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

- Khảo sát một số đặc trưng hóa lý của vật liệu hấp phụ bằng phương pháp

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

ẠO

- Chế tạo vật liệu hấp phụ từ graphite hoạt hóa KOH.

TP

Trong đề tài chúng tôi tập trung nghiên cứu các nội dung sau:

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

bằng KOH và thăm dò xử lý môi trƣờng”.

U Y

N

H

chọn đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ amoni, Mn(II) của vật liệu graphite hoạt hóa

2 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Chƣơng 1 TỔNG QUAN

Ơ

1.1.1. Giới thiệu chung về amoni và tác động của amoni tới nguồn nƣớc và sức

N

1.1. Tổng quan về amoni và mangan

N

H

khỏe con ngƣời

.Q

trường nước là từ các quá trình chuyển hóa, nông nghiệp, công nghiệp và từ sự khử

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

thường thấp hơn 0,2mg/L. Các nguồn nước hiếm khí có thể có nồng độ amoni lên đến

G

Đ

3mg/L. Có nhiều nguyên nhân có thể dẫn đến sự gia tăng hàm lượng amoni trong

N

nước mặt như việc chăn nuôi gia súc quy mô lớn, sự nhiễm b n amoni từ các đoạn

H Ư

nối ống bằng vữa xi măng. Khi hàm lượng amoni trong nước ăn uống cao hơn tiêu

TR ẦN

chu n cho phép chứng tỏ nguồn nước đã bị ô nhiễm bởi chất thải động vật, nước cống và có khả năng xuất hiện các loại vi khu n, kể cả vi khu n gây bệnh.

Amoni không gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Tuy nhiên,

10 00

B

trong quá trình khai thác, lưu trữ và xử lý… Amoni có thể bị chuyển hóa thành nitrit ( NO2 ) và nitrat ( NO3 ) là những chất có tính độc hại tới con người vì nó có thể

Ó

A

chuyển hoá thành Nitrosamin có khả năng gây ung thư cho con người. Chính vì vậy

H

qui định nồng độ nitrit cho phép trong nước sinh hoạt là khá thấp.

Í-

Trong nước ngầm, amoni không thể chuyển hoá được do thiếu oxi, khi khai

-L

thác lên vi sinh vật trong nước nhờ oxi trong không khí chuyển amoni thành nitrit

ÁN

( NO2 ) và nitrat ( NO3 ) tích tụ trong thức ăn. Khi ăn uống nước có chứa nitrit thì cơ thể sẽ hấp thu nitrit vào máu và chất này sẽ tranh oxi của hồng cầu làm hemoglobin

D

IỄ N

Đ

ÀN

mất khả năng lấy oxi, dẫn đến trình trạng thiếu máu, xanh da. Vì vậy, nitrit đặc biệt

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

trùng nước bằng cloramin. Lượng amoni tự nhiên ở trong nước bề mặt và nước ngầm

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

dichloramine (NHCl2) và trichloramine (NCl3). Nguồn gốc của amoni trong môi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

Trong nước, tổng amoni sẽ bao gồm amoni tự do, monochloramine (NH2Cl),

nguy hiểm đối với tr mới sinh dưới sáu tháng tuổi, nó có thể làm chậm sự phát triển, gây bệnh ở đường hô hấp. Đối với người lớn, nitrit kết hợp với các axit amin trong thực ph m làm thành một hợp chất nitrosami. Nitrosamin có thể gây tổn thương di truyền tế bào, nguyên nhân gây ung thư. Những thí nghiệm cho nitrit vào trong thức ăn, thức uống của chuột, thỏ… với hàm lượng vượt ngưỡng cho phép thì thấy sau một thời gian những khối u sinh ra trong gan, phổi, vòm họng của chúng [4 .

3 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Các hợp chất nitơ trong nước có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm cho người sử dụng nước. Nitrat tạo ra chứng thiếu vitamin và có thể kết hợp với các amin để tạo nên những nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi. Tr sơ

N

sinh đặc biệt nhạy cảm với nitrat trong vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng để pha sữa.

Ơ

Sau khi vào cơ thể, nitrat được chuyển hóa nhanh thành nitrit nhờ vi khu n đường

N

H

ruột. Ion nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức khỏe con người. Khi tác dụng với

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

TP

Ngoài ra, amoni là một trong những yếu tố gây cản trở trong công nghệ xử lý

Đ

clo tạo thành monocloamin là chất sát trùng thứ cấp hiệu quả kém clo hơn 100 lần.

G

Amoni cùng với các chất vi lượng trong nước (hợp chất hữu cơ, phốt pho, sắt,

H Ư

N

mangan…) là “thức ăn” để vi khu n phát triển, gây ảnh hưởng tới chất lượng nước

TR ẦN

sau xử lý. Nước có thể bị đục, đóng cặn trong hệ thống dẫn, chứa nước. Nước bị xuống cấp, làm giảm các yếu tố cảm quan ( NH+4 là nguồn dinh dưỡng để rêu tảo phát triển, vi sinh vật phát triển trong đường ống gây ăn mòn, rò rỉ và mất mỹ quan).

10 00

B

1.1.2. Một số phƣơng pháp loại bỏ amoni trong nƣớc Hiện nay một số phương pháp xử lí amoni đã và đang được áp dụng nhiều là:

A

Clo hóa, trao đổi ion, thổi khí pH cao, ozon hóa với xúc tác Br-, lọc nano, phương

Í-

th m tách [2].

H

Ó

pháp hấp phụ, th m thấu ngược, phương pháp sinh học, phương pháp điện

-L

1.1.2.1. Phương pháp clo hóa

ÁN

Clo gần như là hoá chất duy nhất có khả năng oxi hoá amoni ở nhiệt độ phòng

thành N2. Khi hoà tan clo trong nước tu theo pH của nước mà clo có thể nằm dạng

D

IỄ N

Đ

ÀN

HClO hay ion ClO- do có phản ứng theo phương trình: Cl2 + H2O ↔ HCl + HClO HClO ↔ H+ + ClO-

(pH<7) (pH>8)

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

nước cấp: làm giảm tác dụng của clo, giảm hiệu quả khử trung nước do phản ứng với

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

chứa nitơ gây ung thư.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

các amin hay alkyl cacbonat trong cơ thể người chúng có thể tạo thành các hợp chất

(1.1) (1.2)

Khi trong nước có NH4+ sẽ xảy ra các phản ứng sau: HClO + NH3 → H2O + NH2Cl (monocloramin)

(1.3)

HClO + NH2Cl → H2O + NHCl2 (dicloramin)

(1.4)

HClO + NHCl2 → H2O + NCl3 (tricloramin)

(1.5)

4 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Nếu có clo dư sẽ xảy ra phản ứng phân huỷ các cloramin HClO +2NH2Cl → N2 + 3Cl- + H2O

(1.6)

Lúc này lượng clo dư trong nước s giảm tới số lượng nhỏ nhất vì xảy ra phản

Ơ N2

ẠO

Amin

mg/l

Lượng Clo cho vào dư

Đ

Amin

G

NH3

H Ư

Phản ứng với Fe2+, S2-

N

0

C

t i n

i v i nư

moni

TR ẦN

H nh 1.1: ường ong clo ho t i i m

Theo lý thuyết để xử lý NH+4 phải dùng tỷ lệ Cl : N = 7,6:1 song thực tế phải

B

tăng tỉ lệ lên 8:1 hoặc cao hơn mới oxi hóa hoàn toàn amoni [3]. Do xảy ra các phản

10 00

ứng đã nêu, quá trình clo hoá thực tế xảy ra theo một đường cong có dạng đặc biệt, có “điểm đột biến” như ở hình1.1. Khi amoni phản ứng gần hết, clo dư sẽ phản ứng với

Ó

A

các hợp chất hữu cơ có trong nước để hình thành nhiều chất cơ clo có mùi đặc trưng

H

khó chịu. Trong đó khoảng 15

là các hợp chất nhóm TH M-trihalometan và HAA-

-L

Í-

axit axêtic halogen đều là các chất có khả năng gây ung thư và bị hạn chế nồng độ

ÁN

nghiêm ngoặc.

TO

Ngoài ra với lượng clo cần dùng rất lớn, vấn đề an toàn trở nên khó giải

quyết đối với các nhà máy lớn. Đây là những lý do khiến phương pháp clo hoá mặc

D

IỄ N

Đ

ÀN

dù đơn giản về mặt thiết bị, r về mặt kinh tế và xây dựng cơ bản nhưng rất khó

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

A

TP

B

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

D

U Y

N

H

Lƣ ng Clo dƣ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

ứng phân huỷ cloramin, điểm tương đương ứng với giá trị này gọi là điểm đột biến.

áp dụng.

1.1.2.2. Phương pháp điện th m tách Điện th m tách được thực hiện bằng cách đặt các màng có tính chọn lọc với cation và anion luân phiên nhau dọc theo dòng điện. phương pháp này hiện đang

mang lại hiệu quả tương đối cao trong việc xử lí amoni. Công nghệ điện th m tách sử

5 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

dụng để tách loại amoni có nhiều ưu điểm vì đồng thời có thể tách loại được một số kim loại nặng có mặt trong nước ngầm như As, Cd…[2].

Tuy nhiên điện th m tách vẫn còn một số hạn chế: cần có hệ thống lọc sơ bộ để loại sắt và cặn, tiêu tốn nước vì có tỉ lệ nước thải khá cao và kinh phí tốn kém.

Ơ

N

1.1.2.3. Th m thấu ngược

N

H

Th m thấu được định nghĩa là sự di chuyển tự phát của dung môi từ một dung

.Q

Khi áp suất tăng trên áp suất th m thấu ở phía dung dịch có màng thì xuất

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

nồng độ cao hơn. Vì vậy có thể định nghĩa th m thấu ngược là quá trình lọc dung

G

dịch qua màng bán thấm với áp suất cao hơn áp suất th m thấu. Th m thấu ngược áp

H Ư

N

dụng đặc tính của màng bán thấm là cho nước đi qua màng giữ lại các chất hòa tan trừ một vài phân tử hữu cơ giống nước (có trọng lượng phân tử bé và độ phân

TR ẦN

cực cao).

Tại Thổ Nhĩ K , các nghiên cứu của khoa học môi trường, Trường Đại học Kĩ

B

thuật Istanbul, xử lý amoni trong nước hồ Elmali bằng phương pháp th m thấu ngược

10 00

(năm 2011). Kết quả đã xử lý hiệu quả được 95% nồng độ amoni trong nước hồ, từ 4mg/L xuống còn 0,2 mg/L. Tuy nhiên chi phí xử lý cao, ước tính khoảng 0,95-1,06

Ó

A

USA/1m3 để xử lý nước cho mục đích ăn uống [22].

H

1.1.2.4. Phương pháp lọc nano

-L

Í-

Lọc nano là một phương pháp biến tướng của quá trình th m thấu ngược nhưng có điểm khác là kích thước mao quản của màng có kích thước nano, nhỏ hơn

ÁN

kích thước mao quản của màng th m thấu ngược có kích thước Ǻ. Theo nghiên cứu của Trường Đại học Osmanganzi Thổ Nhĩ K , sử dụng phương pháp lọc nano để xử

D

IỄ N

Đ

ÀN

lý amoni trong nước cấp cho người dân ở Eskisehir với công suất 80.000 m3/ngày.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

hiện dòng di chuyển ngược, nghĩa là sẽ di chuyển từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

định sự cân bằng được thiết lập thì áp suất đó được gọi là áp suất th m thấu.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

dịch loãng vào một dung dịch đậm đặc qua một màng bán thấm. tại một áp suất nhất

Kết quả thu được khá tốt, nồng độ amoni giảm từ 6,5 mg/l xuống còn 0,2mg/l [22].

1.1.2.5 Phương pháp sinh học Phương pháp vi sinh xử lý tương đối hiệu quả các nhân tố gây ô nhiễm môi trường nước và có ưu điểm không gây ô nhiễm thứ cấp cho nguồn nước, đảm bảo chất lượng nước sạch về mặt hóa chất độc hại, có tính ổn định cao và an toàn với hệ thống phân phối.

6 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Trong phương pháp này, amoni sẽ chuyển hóa thành nitrat hoặc khí nito nhờ hoạt tính sinh học của các vi sinh vật có trong tự nhiên. Trong quá trình sinh trưởng vi sinh vật sẽ cần các nguồn dinh dưỡng là C, N, chúng lấy N từ nguồn amoni và C từ

N

hóa chất hữu cơ bổ sung trong quá trình xử lý. Vi sinh vật sẽ tạo ra các điều kiện về

Ơ

dinh dưỡng cũng như các yếu tố khác để làm cho nó có hoạt tính cao nhất. phương

U Y

kinh tế ở nước ta.

.Q

Để khắc phục nhược điểm của phương pháp clo hóa đến điểm đột biến người

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

bản xử lý amoni bằng O3 với sự có mặt của ion Br- trong môi trường axit cũng diễn ra

N

H Ư

Br- bị oxi hóa thành BrO- theo phản ứng sau [4]:

G

theo cơ chế giống như phương pháp clo hóa tới điểm đột biến. dưới tác dụng của O3, Br- + O3 +H+ → HBrO + O2

TR ẦN

Phương trình phản ứng tiếp sau đó là :

(1.7) (1.8)

NH2Br + HBrO → NHBr2 + H2O

(1.9)

NH2Br + NHBr2 → N2↑ + 3Br- + 3H+

(1.10)

10 00

B

NH3 + HBrO → NH2Br +H2O

Đây chính là điểm tương đồng giữa hai phương pháp ozon hóa và clo hóa xúc

Ó

A

tác Br- do Galat-Gorhev và Moris tìm ra năm 1975.

Í-

H

1.1.2.7. Phương pháp trao đổi ion

-L

Quá trình trao đổi ion là quá trình hóa lý thuận nghịch trong đó xảy ra phản

ÁN

ứng trao đổi ion trong dung dịch điện ly với các ion trên bề mặt hoặc bên trong của pha rắn tiếp xúc với nó.

Nhựa trao đổi ion (cationit) dạng rắn được dùng để thu những ion nhất định

D

IỄ N

Đ

ÀN

trong dung dịch và giải phóng vào dung dịch một lượng tương đương các ion khác có

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

ta có thể thay thế một tác nhân oxy hóa khác như O3 với sự có mặt của ion Br-. Về cơ

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

1.1.2.6. Phương pháp ozon (O3) hóa xúc tác Brˉ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

pháp này có chi phí thấp nên đang là một triển vọng có thể áp dụng được ở điều kiện

cùng điện tích. Nhựa trao đổi ion là những hợp chất cao phân tử hữu cơ có chứa các nhóm chức có khả năng trao đổi ion với công thức chung là RX, trong đó R là gốc hữu cơ phức tạp, X có thể là nhóm sulfonic (-SO3H) là một axit mạnh sẵn sang trao đổi H+ với các cation khác theo phương trình sau: + R-X-H + NH+4 → R-X-NH+4 + H

(1.11)

7 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

1.1.2.8. Phương pháp trao đổi khí ở pH cao Amoni tồn tại trong nước ở dạng cân bằng: NH4+ ↔ NH3 (khí hòa tan) + H+ với pKa=9,5

(1.12)

N

Như vậy ở pH gần 7 chỉ có một lượng rất nhỏ khí NH3 so với NH+4 . Nếu ta

H

Ơ

nâng pH lên tới 9.5 thì tỷ lệ (NH3)/( NH+4 ) càng tăng pH cân bằng càng chuyển nhanh

TP

.Q

hoặc thổi khí thì NH3 sẽ thoát ra khỏi nước, làm cân bằng chuyển dịch về phía phải.

NH+4 + OH → NH3 + H2

ẠO

(1.13)

Trong thực tế, pH phải tăng lên xấp xỉ 11 mới có thể chuyển tối đa NH4+ thành

G

Đ

NH3, lượng khí cần để NH3 thoát ra ngoài phải ở mức 1600m3 không khí/m3 nước.

N

Quá trình này phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ môi trường. Và vì thế, phương pháp

H Ư

này thường chỉ được sử dụng để xử lý amoni trong nước thải, rất hiếm khi được áp

TR ẦN

dụng trong xử lý nước cấp vì khó có thể đ y nồng độ NH4+ xuống dưới 1,5 mg/l trong trường hợp thổi khí.

B

1.1.3. Mangan và ảnh hƣởng của mangan

10 00

Mangan là kim loại màu trắng bạc, cứng khó nóng chảy. Trong tự nhiên mangan là nguyên tố tương đối phổ biến, đứng hàng thứ 3 trong các kim loại chuyển

A

mangan được dùng để chế tạo thép trong ngành luyện kim. Mangan

Ó

tiếp. Gần 95

H

thường nằm trong đất dưới dạng khoáng. Mangan có mặt trong hơn 100 loại khoáng

-L

Í-

khác nhau. Thông qua quá trình rửa trôi, phong hóa của đất đá và các hoạt động của

ÁN

con người mangan sẽ được tích tụ trong các nguồn nước khác nhau như ao, hồ sông,

TO

suối, biển… gọi chung là nước bề mặt rồi từ nước bề mặt mangan sẽ được ngấm vào những mạch nước trong lòng đất mà ta gọi là nước ngầm. Đó là lí do vì sao mangan

D

IỄ N

Đ

ÀN

nói riêng và nhiều nguyên tố kim loại nặng nói chung hiện nay đã có mặt trong nguồn

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Vì NH3 là một khí nhẹ hơn không khí, do đó nếu áp dụng các biện pháp sục

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

về phía NH3.

nước ngầm của nhiều quốc gia trên thế giới. Ngoài ra, mangan còn tồn tại trong không khí do sự phát thải của các khu công nghiệp, do đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, hoặc từ phát thải của các động cơ sử dụng xăng dầu.

Mangan có mặt trong nước ở dạng ion hòa tan Mn(II). Nếu ở hàm lượng nhỏ dưới 0,1 mg/L thì mangan có lợi cho sức khỏe. Tuy nhiên nếu hàm lượng mangan cao

8 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

từ 1-5mg/L sẽ gây ra không ít ảnh hưởng đến một số cơ quan nội tạng của cơ thể.

Hàm lượng mangan trong nước tự nhiên trung bình là 0,58 mg/L, hàm lượng này phụ thuộc vào 3 yếu tố chính: địa hóa của khoáng vật, điều kiện hóa học của nước và hoạt

N

động của các vi sinh vật. Ở hàm lượng cao hơn 0,15 mg/L có thể tạo ra vị khó chịu,

H

Ơ

làm hoen ố quần áo. Ngay cả khi nồng độ mangan < 0,02 mg/L thì nó có thể tạo ra

.Q

khoan của khu vực đồng bằng sông Mê Kông và đồng bằng châu thổ sông Hồng (bao

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

G

Đ

Mangan là một trong những nguyên tố vi lượng cơ bản của sự sống, giữ nhiều

H Ư

N

vai trò quan trọng trong cơ thể như: tác động đến sự hô hấp tế bào, sự phát triển xương, chuyển hóa gluxit và hoạt động của não. Mangan cùng các enzym làm chất

TR ẦN

xúc tác tham gia vào một số quá trình như: tổng hợp axít béo và cholesterol, sản xuất hooc môn giới tính, tác động đến sự chuyển hóa của tuyến giáp. Mangan kết hợp với

10 00

B

vitamin K tham gia vào quá tình tổng hợp prothrombin gây ảnh hưởng đến quá trình đông máu. mangan tham gia tổng hợp protein, cholesterol và tương tác với axit

A

nucleic. Mangan làm giảm glucose huyết nhưng lại tham gia phản ứng tạo ra glucose từ

H

Ó

các phân tử khác.

Í-

Ở động vật thí nghiệm, thiếu mangan dẫn đến chậm tăng trưởng, bất thường

-L

xương, gây sai sót trong quá trình chuyển hóa cacbohydrat và chất béo. Mangan cũng

ÁN

đóng vai trò quan trọng trong tổng hợp lignin, chuyển hóa axit thephenolic và trong

TO

quá trình quang hợp ở thực vật.

Đ IỄ N D

ẠO

nước) cao hơn mức cho phép nhiều lần.

Mangan không có khả năng gây đột biến cũng như hình thành các bệnh nguy

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

gồm thành phố Hồ Chí Minh và thành phố Hà Nội - 2 thành phố đông dân nhất cả

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

cứu gần đây đã cho thấy sự nồng độ của mangan trong nước ngầm hoặc nước giếng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

lớp cặn màu đen đóng bám vào thành và đáy bồn chứa. Ở Việt Nam, rất nhiều nghiên

hiểm như ung thư, cũng không ảnh hưởng đến sinh sản…nhưng nó có liên quan mật thiết đến hệ thần kinh, gây ra các độc tố hình thành hội chứng manganism với các

triệu chứng gần như tương tự bệnh Parkinson. Nếu lượng mangan hấp thu vào cơ thể cao có thể gây độc với phổi, hệ thần kinh, thận và tim mạch. Khi hít phải mangan với lượng lớn có thể gây hội chứng nhiễm độc ở động vật, gây tổn thương thần kinh.

9 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Sử dụng nguồn nước bị nhiễm mangan trong thời gian dài, nhiễm độc mangan từ nước uống làm giảm khả năng ngôn ngữ, giảm trí nhớ, giảm khả năng vận động liên quan đến tay và chuyển động của mắt, nếu nhiễm độc mangan lâu ngày có thể

N

dẫn đến triệu chứng thần kinh không bình thường như dáng đi và ngôn ngữ bất thường.

H

Ơ

Mangan đặc biệt có hại cho tr bởi cơ thể tr em dễ dàng hấp thụ được rất

1.1.4. Một số phƣơng pháp loại bỏ mangan trong nƣớc

G

Đ

1.1.4.1. Phương pháp trao đổi ion

ẠO

nhiễm mangan.

H Ư

N

Trao đổi ion là một trong những phương pháp thường được dùng để tách kim loại nặng từ nước thải. Nhựa trao đổi ion có thể tổng hợp từ hợp chất vô cơ hay hợp

TR ẦN

chất hữu cơ có gắn các nhóm như: (-SO3H), (-COO-), amin. Các cation và anion được hấp phụ trên bề mặt nhựa trao đổi ion. Khi nhựa trao đổi ion đã bão hòa, người ta

10 00

B

khôi phục lại cationit và anionit bằng dung dịch axit loãng hoặc dung dịch bazơ loãng. Về mặt kĩ thuật thì hầu hết kim loại nặng đều có thể tách ra bằng phương pháp

A

trao đổi ion, nhưng phương pháp này thường tốn kém.

H

Ó

1.1.4.2. Phương pháp kết tủa

Í-

Phương pháp này thường dùng để thu hồi kim loại từ dung dịch dưới dạng

-L

hiđroxit kim loại rất ít tan. Ngoài ra còn có thể sử dụng các chất tạo kết tủa như xút,

ÁN

vôi, cacbonat, sunfua... Tuy nhiên phương pháp này chỉ là quá trình xử lý sơ bộ, đòi

TO

hỏi những quá trình xử lý tiếp theo.

D

IỄ N

Đ

ÀN

1.1.4.3. Phương pháp hấp phụ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

.Q

nữ đang mang thai và tr em tuyệt đối tránh tiếp xúc và sử dụng nguồn nước

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

thể tr , gây ra các hậu quả nghiêm trọng. Vì vậy, các chuyên gia y tế khuyến cáo phụ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

nhiều Mn trong khi tiết thải ra ngoài thì rất ít. Điều đó dẫn đến sự tích tụ Mn trong cơ

So với các phương pháp xử lý nước thải khác, phương pháp hấp phụ có các

đặc tính ưu việt hơn hẳn. Vật liệu hấp phụ được chế tạo từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên và các phế thải nông nghiệp [5],[9] sẵn có, dễ kiếm, quy trình xử lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp, chi phí thấp, đặc biệt, các vật liệu hấp phụ này có độ bền khá cao, có thể tái sử dụng nhiều lần nên giá thành thấp, hiệu quả cao.

10

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

1.1.5. Qu chu n Việt Nam về nƣớc thải công nghiệp QCVN 24:2009/BTNMT quy định nồng độ của amoni, Mn(II) trong nước thải công nghiệp như sau:

N

Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ của ion amoni, Mn(II)

2

Mn(II)

mg/L

0,50

1,00

ẠO

Trong đó:

10,00

G

Đ

Cột A quy định giá trị của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả

N

vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.

H Ư

Cột B quy định giá trị của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi

TR ẦN

xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.

1.2. Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ ion amoni và Mn(II)

B

trong môi trƣờng nƣớc

10 00

1.2.1. Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ ion amoni trong môi trƣờng nƣớc

Ó

A

Trường Đại học Hamadan (Iran) có một số nghiên cứu về khả năng hấp phụ

H

amoni của vật liệu zeolit trong thời gian dài cho kết quả hấp phụ tốt [24],[ 33]. Khi

-L

Í-

nghiên cứu về khả năng loại bỏ amoni trong nước thải, các tác giả ở Trường đại học

ÁN

Hanmandan đã sử dụng vật liệu zeolit loại Clinoptiolit có nguồn gốc tự nhiên làm

TO

chất hấp phụ amoni. Kết quả cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại amoni của vật liệu đạt 16,31-19,5 mg/g và hiệu suất tái sinh vật liệu đạt 95-98% [33]. Sau đó, một

D

IỄ N

Đ

ÀN

nghiên cứu khác của trường Đại học Hanmanda (Iran) đã nghiên cứu loại bỏ amoni

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

5,00

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

mg/L

U Y

Amoni

.Q

1

B

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

A

H

Giá trị giới hạn

Đơn vị

N

Ngu ên tố

STT

Ơ

trong nƣớc thải công nghiệp

trong nước thải kết hợp giữa khả năng hấp phụ của zeolit và quá trình nitrat hóa của

vi sinh vật. Trong đó zeolit làm giá thể cho vi sinh vật sinh trưởng. Kết quả là khả năng loại bỏ amoni rất cao, dung lượng hấp thụ amoni của zeolit đạt 18,38 mg /g và hiệu suất hấp thụ của quá trình đạt 87,7-99,8% trong khoảng thời gian từ 3,5-5,5h.

Nghiên cứu gần đây nhất với vật liệu này là năm 2015, Farhad mazloomi Mohsen Jalali đã tiến hành nghiên cứu đánh giá khả năng sử sụng zeolit để loại bỏ ion amoni.

11

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Kết quả cho thấy điều kiện tối ưu cho sự hấp phụ amoni là pH=7, nhiệt độ 298K, thời gian hấp phụ 30 phút [23].

Ngoài ra, sự hấp phụ amoni được nghiên cứu rộng rãi trên các loại vật liệu hấp

N

phụ khác nhau từ vật liệu là phế ph m nông nghiệp [15], từ chất thải công nghiệp

Ơ

[21],[33],[26] cho kết quả tốt.

N

H

Năm 2012, đã có kết quả nghiên cứu sử dụng vật liệu tự nhiên thân thiện với

.Q

CSAC là pH = 9, nhiệt độ 283K và thời gian tiếp xúc là 120 phút [31] .

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

Vanung (Đài Loan) đã công bố nghiên cứu về khả năng loại bỏ ion amoni khỏi nước

G

của vật liệu titanat nanotubes (TNT). TNT được điều chế bằng cách xử lý bằng thủy

H Ư

N

nhiệt bột titandioxit trong dung dịch NaOH 10M ở 1500C trong 24 giờ, sau đó được rửa bằng dung dịch axit HCl có nồng độ khác nhau. Kết quả cho thấy TNT có thể là là 29 mg/g [21].

B

Tác giả R. Darvishi Cheshmeh Soltani và cộng sự [32] đã nghiên cứu loại bỏ

10 00

amoni ra khỏi nước bằng một hợp chất có chứa silica là chất thải của hợp chất

A

ferrosilicon được sản xuất trong quá trình sản xuất hợp kim ferro. Kết quả cho thấy

Ó

điều kiện để hấp phụ ion amoni hiệu quả nhất trên vật liệu là pH = 7, thời gian tiếp

Í-

H

xúc là 180 phút, mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô tả khá tốt sự hấp phụ ion

-L

amoni, trong điều kiện tối ưu thì dung lượng hấp phụ cực đại là 78,74 mg /g.

ÁN

Tác giả Karim Zare và các cộng sự [26] cho thấy sự hấp phụ ion amoni bởi các

TO

hạt nano Fe3O4 trong điều kiện pH tối ưu pH= 10, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 40 phút, dung lượng hấp phụ cực đại là 29 mg/g.

Đ IỄ N D

TR ẦN

chất hấp phụ tốt để loại bỏ amoni ra khỏi nước với dung lượng hấp thụ cực đại

Ở Việt Nam đã có một vài nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ amoni hiệu

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Năm 2014, nhóm nghiên cứu Khoa Kỹ thuật Môi trường, Trường Đại học

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Nghiên cứu cho thấy điều kiện để hấp phụ ion amoni hiệu quả nhất trên vật liệu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

môi trường là than hoạt tính vỏ dừa (CSAC) để hấp phụ ion amoni trong nước.

khá hiệu quả, có ý nghĩa vì vật liêu hấp phụ chi phí thấp, đa phần có nguồn gốc từ nông nghiệp như vỏ lạc [9], sơ dừa [12]...

Tác giả Phạm Thị Ngọc Lan [9] đã nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ lạc và thân cây sắn quy mô phòng thí nghiệm trong điều kiện tối ưu tìm được là: Hóa chất biến tính ZnCl2 2M, than hóa ở nhiệt độ 350oC trong 60 phút, hoạt hóa than vỏ lạc ở

12 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

450oC trong 60 phút, than thân cây sắn ở 500oC trong 60 phút. Than thu được có khả năng xử lý độ màu của mẫu thuốc nhuộm tự pha với hiệu suất lên đến 89 - 96%, sau khi đã được hoạt hóa, diện tích bề mặt riêng của than lớn, có thể đạt tới 750 m2/g đối

Ơ

Ngoài ra mẫu than thân cây sắn còn được đánh giá chất lượng thông qua khảo sát khả

N

với than vỏ lạc, mẫu than thân cây sắn có diện tích bề mặt riêng lên tới 1215,56 m2/g.

U Y

amoni của mẫu than thân cây sắn đạt 6,9735 mg/g cao hơn hẳn mẫu than tre (dung

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

Tác giả Nguyễn Trọng Uyển và cộng sự [3] đã nghiên cứu nghiên cứu chế tạo

Đ

vật liệu hấp phụ trên cơ sở than hoạt tính và nano titan dioxit ứng dụng vào xử lí môi

N

G

trường. Kết quả cho thấy khi cố định titan dioxit trên than hoạt tính, vật liệu thu được

H Ư

có khả năng hấp phụ tốt asen, amoni và mangan trong nước. Các kết quả xác định hình

TR ẦN

thái, cấu trúc của vật liệu thấy rằng titan dioxit tồn tại ở dạng tinh thể TiO(OH)2, phân bố đồng đều trong mao quản của than hoạt tính. Vật liệu chế tạo được có dung lượng

B

hấp phụ cao, với asen đạt 22,22 mg/g, với amoni đạt 47,8 mg/g, mangan đạt 43,4 mg/g.

10 00

Vật liệu có thể tái sinh dễ dàng và có khả năng ứng dụng vào thực tiễn lớn.

Một nghiên cứu khác [1] của tác giả Trần Việt Anh, Trường Đại học Dân lập

Ó

A

Hải Phòng đã khảo sát khả năng hấp phụ amoni của vật liệu đá ong biến tính đã thu

Í-

H

được một số kết quả sau: pH tối ưu cho sự hấp phụ amoni là 6, thời gian đạt cân bằng

-L

hấp phụ là 60 phút, dung lượng hấp phụ cực đại là 17,24mg/g, vật liệu có khả năng

ÁN

tái sinh cao: khả năng giải hấp tái sinh của vật liệu với 50mL NaOH 1M đã giải hấp được ion amoni lên đến 96,4%.

ÀN

1.2.2. Một số nghiên cứu sử dụng chất hấp phụ để loại bỏ Mn(II) trong môi

D

IỄ N

Đ

trƣờng nƣớc

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

than gáo dừa - than đối chứng trên thị trường (dung lượng hấp phụ cực đại 7,4394 mg).

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

lượng hấp phụ cực đại 5,9172 mg/g) và có sự chênh lệch không đáng kể so với mẫu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

năng hấp phụ amoni trong nước kết quả cho thấy: Dung lượng hấp phụ cực đại đối với

Tác giả Abdessalem Omri và cộng sự [14] đã nghiên cứu loại bỏ ion Mn(II) trong dung dịch nước bằng vật liệu hấp phụ là than hoạt tính chế tạo từ một loại hạt có tên Ziziphus spina. Vật liệu chế tạo được có diện tích bề mặt là 914,23 m2/g. Tác giả đã xác định được dung lượng hấp phụ cực đại đối với quá trình hấp phụ Mn(II) của vật liệu hấp phụ là 172 mg/g.

13 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Tác giả Abideen Idowu Adeogun [15] đã nghiên cứu sử dụng vỏ trấu, thân cây ngô để hấp thụ các ion Mn(II) và Pb(II) trong nước. Kết quả cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại đối với Mn(II) đạt 8,52 mg/g và đối với Pb(II) đạt 7,38 mg/g tương ứng

N

trên vật liệu thô (UTCS). Trên vật liệu biến tính axit (ATCS) dung lượng hấp phụ cực

H

Ơ

đại đối với Mn(II) đạt 9,00 mg/g và đối với Pb(II) đạt 9,33 mg/g. Nghiên cứu cho thấy

U Y

.Q

Tác giả Lưu Minh Đại và cộng sự [6] cũng đã chế tạo thành công oxit nano MnO2

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

m2/g, sau khi nghiên cứu khả năng hấp phụ vật liệu này với các ion As(III), As(V),

G

Đ

Fe(III), Mn(II) đã xác định dung lượng hấp phụ cực đại với As(V) là 32,79 mg/g, với

N

As(III) là 36,32 mg/g, Fe(III) là 107,64 mg/g, Mn(II) là 101,37 mg/g.

H Ư

Tác giả Dương Thị Mây [11] đã nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cr(VI), Fe(II),

TR ẦN

Mn(II) của quặng sắt biến tính. Kết quả cho thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ với Fe(II) là 30 phút, Mn(II) là 60 phút và Cr(VI) là 45 phút, pH hấp phụ tốt nhất là ở

B

khoảng: pH = 4,00 ÷ 5,00 đối với Fe(II), pH= 5,00 ÷ 6,00 đối với Mn(II) và khoảng pH

10 00

= 3,00 ÷ 4,00 đối với Cr(VI). Mô tả quá trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt

A

Langmuir đã xác định được dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu hấp phụ của Fe(II)

Ó

là 8,606 mg/g, Mn(II) là 7,468 mg/g và Cr(VI) là 6,863 mg/g.

Í-

H

Tác giả Nguyễn Thùy Dương [5] đã nghiên cứu khả năng hấp phụ các ion kim

-L

loại nặng: Cr(VI), Cu(II), Mn(II), Ni(II), Pb(II) của vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc

ÁN

thông qua quá trình xử lí hóa học bằng natrihidroxit và axit xitric. Khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ các ion trên của vật liệu chế tạo và mô tả quá trình

ÀN

hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir xác định được dung lượng hấp phụ

D

IỄ N

Đ

cực đại của vật liệu hấp phụ đối các ion kim loại Cr(VI) là 7,4 mg/g, Cu(II) là 7,67 mg/g,

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

bằng phương pháp đốt cháy gel có kích thước 24,65 nm và diện tích bề mặt riêng là 49,7

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

loại ban đầu.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

quá trình hấp phụ Mn(II), Pb(II) đều phụ thuộc vào nhiệt độ, pH và nồng độ ion kim

Mn(II) là 3,04 mg/g, Ni(II) là 3,44 mg/g, Pb(II) là 32,36 mg/g.

Tác giả Ngô Thị Mai Việt [13] đã nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu chế tạo từ sắt(III) nitrat, natri siliccat và photphat với Mn(II), Ni(II). Theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đã xác định dung lượng hấp phụ cực đại của loại vật liệu này đối Mn(II), Ni(II)

14 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Ở áp suất cực k cao các nguyên tử cacbon tạo thành thù hình gọi là kim cương, trong đó mỗi nguyên tử được liên kết với 4 nguyên tử khác [18]. Kim cương có cấu trúc lập phương như silic và gecmani và vì độ bền của các liên kết cacbon-

Ơ

chống lại sự mài mòn. Kim cương nhân tạo và vật liệu siêu cứng boron nitride BN

N

cacbon, cùng với chất đẳng điện nitrua bo (BN) là những chất cứng nhất trong việc

N

H

được tổng hợp dưới áp suất cao và nhiệt độ cao (trên 50.000at và 15000C) trong

.Q TP

kết tinh như là Lonsdaleit [25].

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

giác thuần túy, chúng có thể chứa 5 (hay 7) nguyên tử cacbon, nó uốn cong các lớp

G

Đ

thành các dạng hình cầu, elip hay hình trụ. Các thuộc tính của các fullerene vẫn chưa

N

được phân tích đầy đủ. Tất cả các tên gọi của các fullerene lấy theo tên gọi của

H Ư

Buckminster Fuller, nhà phát triển của kiến trúc mái vòm, nó bắt chước cấu trúc của

TR ẦN

các "buckyball".

1.3. Vật liệu cacbon

B

1.3.1. Cacbon hoạt hóa

10 00

Hoạt hóa là quá trình bào mòn mạng lưới tinh thể cacbon dưới tác dụng nhiệt và các tác nhân hoạt hóa tạo độ xốp cho vật liệu bằng một hệ thống các lỗ có kích

Ó

A

thước khác nhau, ngoài ra còn tạo các tâm hoạt động trên bề mặt. Cacbon hoạt hóa

H

với sự sắp xếp ngẫu nhiên của các vi tinh thể và với liên kết ngang bền giữa chúng,

Í-

làm cho cacbon hoạt tính có một cấu trúc lỗ khá phát triển, có tỉ trọng tương đối thấp

-L

và mức độ graphite hóa thấp. Quá tình hoạt hóa làm tăng thể tích và làm rộng đường

ÁN

kính lỗ. Cấu trúc lỗ và sự phân bố cấu trúc lỗ của chúng được quyết định bởi nhiều yếu tố nhưng chủ yếu là bản chất của vật liệu ban đầu và phương pháp hoạt hóa.Sự

ÀN

hoạt hóa cũng làm lộ ra các tinh thể dưới sự hoạt động của các tác nhân hoạt hóa và

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Các fullerene có cấu trúc giống như graphite, nhưng thay vì có cấu trúc lục

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

độ phòng là rất chậm và không thể nhận thấy. Dưới các điều kiện khác, cacbon

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

phòng thí nghiệm bằng phương pháp ép nóng. Sự chuyển hóa thành graphite ở nhiệt

D

IỄ N

Đ

cho phép phát triển các cấu trúc vi lỗ. Các lỗ được chia làm 3 nhóm: lỗ nhỏ (micropores), lỗ trung (mesopore), lỗ lớn (macropore), mỗi nhóm này thể hiện một vai trò nhất định trong quá trình hấp phụ.

Các nguyên liệu chứa cacbon đều có thể chuyển thành cacbon hoạt tính, sản ph m thu được phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu được sử dụng, bản chất của tác nhân hoạt hóa và các điều kiện hoạt hóa. Trong quá trình hoạt hóa hầu hết các

15 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

nguyên tố khác trong nguyên liệu tạo thành sản ph m khí và bay hơi bởi nhiệt phân hủy nguyên liệu ban đầu. Các nguyên tử cacbon sẽ liên kết lại với nhau tạo thành các lớp liên kết với nhau một cách ngẫu nhiên. Sự sắp xếp của các lớp này không tuân

Ơ

Hoạt hóa hóa học thường được sử dụng cho hoạt hóa than gỗ và các nguyên

N

theo qui luật do đó để lại các lỗ trống giữa các lớp.

N

H

liệu có nguồn gốc thực vật. Trong số các nguyên liệu được điều tra thì sự phù hợp để

.Q

ẠO

muối cacbonnat của kim loại kiềm và một số axit.

Đ

Vật liệu cacbon được hoạt hóa được đăc trưng bởi diện tích bề mặt riêng cao,

G

độ xốp lớn đem lại tiện ích trong nhiều ngành công nghiệp quan trọng như: lưu trữ

H Ư

N

năng lượng (siêu tụ điện, pin,..), chuyển đổi năng lượng (các tế bào nhiên liệu, năng lượng mặt trời,…), cảm biến, bảo vệ môi trường (điều chỉnh khí NOx, SOx từ nhiên

TR ẦN

liệu đốt trong ô tô, kiểm soát ô nhiễm không khí từ khí thải công nghiệp và sinh hoạt làm sạch nhiều hóa chất, ..), sản xuất chất xúc tác, chất hỗ trợ xúc tác, và nhiều ứng

10 00

B

dụng trong lĩnh vực luyện kim để thu hồi vàng, bạc, các kim loại khác. Cacbon hoạt tính là loại vật liệu đánh giá cao vì gồm nhiều lớp graphene cũng như các nhóm chức

A

bề mặt ưu nước làm cho chúng có lợi trong hấp phụ và các ứng dụng xúc tác [27].

H

Ó

Vật liệu cacbon hoạt hóa có hiệu quả trong việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm (cả ở

Í-

dạng lỏng và dang khí). Ưu điểm của nó khi được sử dụng như vật liệu hấp phụ là xử

-L

lí nước thải chất lượng cao, thiết kế quá trình đơn giản, mặt khác vật liệu cacbon đề

ÁN

kháng với môi trường ăn mòn là axit [36]. Ngoài tiềm năng thanh lọc khí, khả năng

TO

hấp phụ trong dung dịch tốt, làm chất xúc tác và chất hỗ trợ xúc tác,vật liệu cacbon

ÀN

hoạt hóa đóng vai trò không thể thiếu trong hầu hết các thiết bị điện như pin [31], siêu

D

IỄ N

Đ

tụ điện [16], tế bào nhiên liệu [20]. Vật liệu cacbon được lựa chọn nhiều là do nó có nhiều

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

cấu trúc lỗ mong muốn và sự phát triển độ xốp nhằm tăng khả năng hút bám là: kiềm,

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

dừa. Các tác nhân hoạt hóa được sử dụng để sản xuất vật liệu cacbon hoạt tính với

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

hoạt hóa theo thứ tự: đá anh đào ˂ vỏ quả óc chó ˂ hạch đào ˂ hạch mận ˂ gáo

đặc tính phù hợp: dẫn điện, cấu trúc xốp, đa dạng về kết cấu,…

1.3.2. Một số phƣơng pháp hoạt hóa Một trong những yếu tố làm hạn chế ứng dụng của vật liệu cacbon là diện tích bề mặt riêng nhỏ. Mục đích chủ yếu của việc hoạt hóa là một cách cải thiện độ xốp và tăng diện tích bề mặt của vật liệu nano cacbon do đó tăng khả năng bám hút của

16 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

vật liệu. Các phương pháp hoạt hóa có thể chia làm hai loại: hoạt hóa vật lí và hoạt hóa phụ thuộc vào chất hoạt hóa (hoạt hóa hóa học). Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng của nó.

N

Phƣơng pháp hoạt hóa hóa học

Ơ

Trong phương pháp này, một tác nhân kích hoạt rắn như kiềm, kiềm thổ, axit

U Y

chức năng như khử nước các tác nhân ảnh hưởng đến sự phân hủy nhiệt phân ức chế

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

Phương pháp hóa học có nhược điểm vốn có của nó là cần thiết phải rửa sản ph m để

Đ

loại bỏ các chất vô cơ còn sót lại gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

N

G

Phƣơng pháp hoạt hóa vật lý

H Ư

Trong phương pháp kích hoạt vật lí, các phản ứng liên quan đến là phản ứng

TR ẦN

hóa than giữa nguyên tử cacbon và khí oxy hóa. Các phản ứng này đã làm phát sinh và phát triển lỗ chân lông Trong phản ứng, các nguyên tử cacbon phải được loại bỏ từ

B

bên trong lỗ chân lông từ khi chớm hình thành như là một kết quả trong mở rộng vi lỗ

10 00

mở và mở cửa của các vi lỗ kín. Kể từ khi kích hoạt vật lý sử dụng với các chất kích hoạt khí và không tạo ra nước thải phương pháp này được coi là một công nghệ thiện

Ó

A

với môi trường. Nhược điểm của phương pháp này là phải mất thời gian dài và nhiều

Í-

H

năng lượng để sản xuất và có sự thất thoát đáng kể lượng vật liệu trong quá trình hoạt hóa .

-L

Nhìn chung, có nhiều phương pháp hoạt hóa cacbon nhưng phương pháp hoạt

ÁN

hóa dựa vào tính chất của tác nhân hoạt hóa đang được quan tâm nghiên cứu. Tác nhân hoạt hóa ảnh hưởng nhiều đến tính chất và kết cấu của vật liệu. Người ta có thể

ÀN

sử dụng các tác nhân hoạt hóa là kiềm hidroxit (NaOH, KOH,…), muối cacbonnat

D

IỄ N

Đ

của kim loại kiềm, axit hay một số muối khác như ZnCl2 . Một vài nghiên cứu cho

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

trong hoạt hóa hóa học thấp hơn so với sử dụng trong quá trình hoạt hóa vật lí.

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

sự hình thành của hắc ín và do đó nâng cao năng suất của carbon. Nhiệt độ sử dụng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

hay một số chất khác như ZnCl2 được sử dụng. Các tác nhân kích hoạt được sử dụng

thấy biến tính vật liệu cacbon bằng KOH có nhiều ưu điểm nổi bật hơn.

1.3.3. Vật liệu graphite Kim cương và graphite là hai dạng thù hình có cấu trúc tinh thể 3 chiều của cacbon được biết đến nhiều nhất. Cấu trúc của kim cương có thể được mô tả bằng hai mạng lập phương tâm mặt dịch chuyển đối với nhau theo đường chéo chính một đoạn 17

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

bằng 1/4 đường chéo đó. Mỗi nguyên tử cacbon trong kim cương liên kết cộng hóa trị với 4 nguyên tử cacbon khác tạo thành một khối tứ diện.

Khác với kim cương, graphite là một dạng tinh thể có cấu trúc lớp, mỗi lớp

N

là một tấm graphene, các tấm graphene này liên kết với nhau bằng lực liên kết yếu

H

Ơ

Van Der Waals. Bên trong mỗi lớp, mỗi một nguyên tử cacbon liên kết phẳng với ba

U Y

Các mạng cacbon này liên kết với nhau bằng lực Van Der Waals hình thành nên cấu

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

kết cộng hóa trị bền vững với các nguyên tử xung quanh, nguyên tử thứ 4 liên kết yếu

Đ

hơn. Lớp hình thành bởi các nguyên tử liên kết với nhau bởi lực Van Der Waal yếu

N

G

hơn nhiều. Như vậy, các nguyên tử lân cận trong một lớp bất kì xếp sít (1,42A0) hơn

H Ư

khoảng cách giữa các lớp (3,35A0). Cấu hình nguyên tử này dẫn đến tính dị hướng rất

TR ẦN

mạnh trong mạng tinh thể. Chú ý rằng, sự sắp xếp nguyên tử lặp lại ở mỗi lớp tiếp theo và tồn tại một nguyên tử phía trên tâm của mỗi hình lục giác trong mặt

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

phẳng ngay sát trên.

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

lục giác mỗi nguyên tử cacbon có 4 electron hóa trị; 3 electron trong đó tạo thành liên

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

trúc tinh thể 3 chiều. Dạng graphite của cacbon được chỉ ra trên hình 1.2. Trong mạng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

nguyên tử cacbon khác bên cạnh bằng liên kết cộng hóa trị với góc liên kết là 1200.

Hình 1.2: Mạng tinh th của graphite Tính dị hướng ảnh hưởng rất mạnh đến tính chất của graphite tinh thể và graphite được chế tạo. Chẳng hạn, độ dẫn điện và nhiệt rất cao trong hướng song

18 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

song với mặt phẳng nguyên tử cacbon (hướng a) nhưng thấp hơn hướng vuông góc với các mặt phẳng đó (hướng c). Giãn nở nhiệt thấp theo hướng song song nhưng cao theo hướng vuông góc. Graphite được chế tạo được hình thành từ các tinh tử

Ơ

tinh tử bên trong một mảnh có thể thay đổi từ sự định hướng gần như ngẫu nhiên.

N

(tinh thể rất nhỏ) của cấu trúc đã được mô tả, nhưng sự định hướng ưa thích của các

U Y

hợp một lượng chính xác của chất rắn tổng cộng trong graphite có thể gồm cacbon

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

vào sự lựa chọn nguyên liệu thô và nhiệt độ lớn nhất đạt được trong quá trình chế

Đ

tạo. Các tinh tử kém trật tự hơn có lẽ được định hướng ngẫu nhiên trong vật thể và

N

G

turbostratic thành phần bố lớp; nghĩa là chúng có thể coi như được làm từ các sắp

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

xếp nhỏ song song nhưng các mặt phẳng graphite được quay ngẫu nhiên.

Hình 1.3: Graphite nguyên khai của mỏ graphite tự nhiên Yên Bái

Đ IỄ N D

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

trên đối với graphite tinh thể. Số lượng cụ thể của vật liệu như vậy phụ thuộc nhiều

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

được trật tự hóa, hoặc ít nhất cacbon với trật tự kém hơn đáng kể mà được mô tả ở

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Graphite gồm nhiều cấu trúc graphite có trật tự, tuy nhiên, trong nhiều trường

ã xử lý tạp [8] Hình 1.2 và hình 1.3 thể hiện cấu trúc phân lớp của graphite. Các hạt graphite tự nhiên gồm những tấm mặt phẳng nguyên tử xếp chồng lên nhau. Trong hình 1.6 ta thấy được cấu trúc của của những hạt graphite nhận được sau khi đã xử lý tạp. Hạt graphite này là tập hợp nhiều tấm graphite có kích thước chiều dày chỉ khoảng một

19 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

vài chục nanomet nằm xếp sát lên nhau. Các tấm này rất dễ tách ra khỏi nhau và từng tấm mỏng có kích thước nanomet này dễ dàng bọc lấy các hạt SiO2 như kiểu lấy một tờ giấy để gói một quả cam vào trong vậy.

N

1.3.4. Ứng dụng của graphite

H

Ơ

Graphite được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp luyện kim, hóa

.Q

nghệ năng lượng và vận tải. Các ứng dụng mới và đang phát triển là các động lực cho

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

trong lĩnh vực pin thông thường và pin nhiên liệu.

G

Đ

Graphite là vật liệu quan trọng cho ngành hàng không, thép, ô tô và các ngành

H Ư

N

công nghiệp nhựa, cũng như trong sản xuất vòng bi và dầu mỡ bôi trơn. Độ tinh khiết cao của các tấm graphite là điều cần thiết để sản xuất pin lithium-sắt quan trọng đối

TR ẦN

với ngành công nghiệp điện tử tiêu dùng. Nhu cầu đối với các sản ph m graphite sẽ tăng nhanh, như sản xuất pin lớn hơn cho động cơ các loại xe tải.

B

Hiện nay, các ngành công nghiệp sắt và thép là những hộ tiêu dùng lớn nhất

10 00

của graphite. Nhưng nhu cầu về graphite đã và đang được tăng cho các ứng dụng

A

khác - các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học vật liệu tiếp tục tìm thấy giá trị sử

H

Ó

dụng mới của graphite do độ bền chịu nhiệt và độ ổn dẫn điện ổn định. Graphite sẽ

Í-

được sử dụng trong xây dựng thế hệ mới lò phản ứng hạt nhân, dự kiến sẽ đạt tới nhiệt độ

-L

cao tới 10000C trong trung tâm lò - gấp ba lần nhiệt độ của lò phản ứng hiện nay.

ÁN

Graphite là một trong các chất có khả năng chịu nhiệt cao. Nó đã thay thế sợi

amiang (ảnh hưởng xấu đến sức kho ) trong việc sản xuất tấm lót và đệm phanh ô tô.

ÀN

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của ô tô là việc sử dụng rộng rãi hệ thống pin

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

tăng trưởng của graphite, đặc biệt graphite chất lượng cao có tiềm năng ứng dụng lớn

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

linh kiện điện. Graphite đóng vai trò quan trọng trong y học, xử lý môi trường, công

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

chất, cơ khí, thủy tinh để chế tạo các khuôn đúc, nồi nấu kim loại, điện cực và các

D

IỄ N

Đ

lithium-sắt. Hiện nay, 2% các xe mới bán được là xe xăng-điện hầu hết trong số đó

vẫn sử dụng pin nickel. Dự kiến đến năm 2020, các loại xe ô tô xăng điện sẽ chiếm 518% của tất cả các loại xe bán ra. Các loại xe này sẽ được trang bị pin lithium-sắt, do nhẹ hơn và công suất mạnh hơn so với pin nickel.

Công nghệ pin nhiên liệu thế hệ mới phụ thuộc nhiều vào graphite. Một trong những loại có triển vọng hơn đang được phát triển dựa vào việc trao đổi proton màng 20

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

tế bào nhiên liệu, đòi hỏi 100 pound của graphite cho mỗi xe hơi. Pin nhiên liệu cũng sẽ được sử dụng để làm trạm phát điện cố định để khắc phục việc truyền tải điện đến các vùng xa.

N

1.3.5. Một số nghiên cứu biến tính vật liệu graphite

Ơ

Graphite là vật liệu cacbon được nhắc đến nhiều trong các ứng dụng làm điện

U Y

sơ nguyên thì việc nghiên cứu biến tính vật liệu graphite với công nghệ đơn giản tạo

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

hẳn vật liệu graphite nguyên sơ.

N

G

Năm 2012, tác giả Soo-Jin Park và các cộng sự [35] thuộc khoa Hóa học,

H Ư

Trường Đại học Inha (Hàn Quốc) đã nghiên cứu ảnh hưởng của GNFs hoạt hóa bởi

TR ẦN

KOH đến hoạt động điện hóa của pin nhiên liệu với chất xúc tác là các hạt nano Pt-Ru. GNFs được sử dụng như một chất hỗ trợ xúc tác tốt nhất cho các hạt Pt, các nhà khoa học đã tiến hành hoạt hóa GNFs bằng cách ngâm t m với KOH theo tỉ lệ khối lượng

10 00

B

1:4, nhiệt độ kích hoạt đối với các mẫu là khác nhau từ 7000C đến 10000C. Đặc điểm bề mặt, cấu trúc vật liệu được nghiên cứu bởi phương pháp XRD, nhiễu xạ tia X,

Ó

A

SEM, BET… và phương pháp quét thế vòng Cyclic Voltammctry (CV) được dùng để

H

kiểm tra tính chất điện hóa của vật liệu. Kết quả nồng độ các nhóm chức oxy và diện

-L

Í-

tích bề mặt của vật liệu được cải thiện tốt nhất ở mẫu có nhiệt độ 9000C. Biến tính bề mặt vật liệu graphite bằng KOH là một phương pháp hiệu quả để kiểm soát bề mặt

ÁN

riêng, kích thước lỗ,… tạo vật liệu xốp cỡ nano, tạo điều kiện tiếp cận của các chất xúc

TO

tác trong giai đoạn chu n bị hoạt động cũng như cho phép chất xúc tác phân tán cao.

Đ IỄ N D

ẠO

graphite nanofibers (GNFs) tạo vật liệu mới [30],[35], có nhiều tính chất ưu việt hơn

Năm 2013, Qian Cheng [30] cùng nhóm nghiên cứu Năng lượng Thông minh

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

nhóm nghiên cứu. Đã có một vài công trình nghiên cứu biến tính vật liệu graphite từ

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

ra vật liệu mới ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đang nhận được sự quan tâm của các

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

cực. Song song với việc đi sâu nghiên cứu tính chất, ứng dụng của vật liệu graphite

(Nhật Bản) đã nghiên cứu chế tạo pin Liti có khả năng sạc nhanh với điện cực dương

là vật liệu graphite hoạt hóa bởi KOH. Vật liệu graphite hoạt hóa cho thấy sự ổn định tốt, hiệu suất phóng nạp cao hơn so với pin có điện cực graphite nguyên sơ, không có sự giảm công suất sau 100 chu kì phóng nạp. Nổi bật là dung lượng phóng nạp 337,4 mAh/g, hiệu suất sạc hơn 90 , tốc độ sạc cao hơn 10 lần so với điện cực graphite

21 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

thương mại có sẵn ở 250C. Sự ổn định về mặt điện hóa và khả năng phục hồi nhanh được cho là do cấu trúc nano cacbon bọc đa kênh, lỗ mở cấu trúc của graphite hoạt hóa cho phép ion Li+ nhanh chóng tiếp cận với graphite bên trong để sạc nhanh.

N

Trung tâm Nghiên cứu Exotic Nanocarbons (JST), Trường Đại học Shinshu,

Ơ

Nagano (Nhật Bản) đã công bố kết quả nghiên cứu về hiệu quả của việc sử dụng

U Y

nó có chi phí thấp, an toàn và dễ chế tạo. Trong nghiên cứu này các nhà nghiên cứu

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

bằng cách ngâm graphite với KOH theo một tỷ lệ khối lượng nhất định, đem hoạt hóa

Đ

ở nhiệt độ lớn hơn 7200C. Sau đó, rửa bằng dung dịch pha loãng HCl, nước nóng, lọc

N

G

và sấy khô. Những ảnh hưởng của KOH kích hoạt đến kết cấu bề mặt, hình thái của

H Ư

graphite được nghiên cứu bởi phương pháp BET, XRD, SEM, Raman và TEM. Tính

TR ẦN

toán cho thấy có sự gia tăng diện tích bề mặt có ảnh hưởng qua lại với sự gia tăng tỷ lệ phần trăm trọng lượng của KOH kích hoạt. Kết quả XRD và TEM chứng minh rằng các mạng tinh thể của graphite được duy trì bất chấp tác dụng kích hoạt. Các kết

10 00

B

quả về tốc độ nạp, phóng của cực dương graphite hoạt hóa được dự kiến sẽ vượt qua graphite thông thường.

Ó

A

Năm 2015, tác giả Soo-Jin Park [25] cùng các cộng sự ở Trường đại học

H

Yanbian (Trung Quốc) và Long-Yue Meng tại phòng thí nghiệm trọng điểm Tài

-L

Í-

nguyên Môi trường (Trung Quốc) đã nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu graphite

ÁN

hoạt hóa KOH làm vật liệu hấp thụ khí CO2. Họ đã tiến hành hoạt hóa graphite nanofibers (GNFs) bằng cách ngâm t m với KOH, chu n bị các mẫu với tỉ lệ khối lượng 1g GNFs và KOH từ 1g đến 5g, nhiệt độ hoạt hóa là 9000C. Kết quả nghiên

D

IỄ N

Đ

ÀN

cứu cho thấy ở mẫu chu n bị có tỉ lệ khối lượng là 3 cho kết quả hấp thụ khí CO2 tốt

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

lượng của KOH để tăng số lượng các lớp graphite tích cực. Graphite được hoạt hóa

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

chỉ ra rằng: graphite đã được kích hoạt hóa bằng cách thay đổi tỷ lệ phần trăm trọng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

graphite hoạt hóa làm anot của pin lithium [37]. Graphite tự nhiên được sử dụng do

nhất với dung lượng hấp phụ cực đại là 70,8 mg/g.

Như vậy, trên thế giới số công trình nghiên cứu về vật liệu graphite hoạt hóa

KOH làm vật liệu hấp phụ là rất ít, trong nước chưa có công trình nào công bố. Vì vậy, phương pháp chế tạo vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH làm vật liệu hấp phụ mới là hướng đi đang được quan tâm nghiên cứu.

22 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

1.4 Phƣơng pháp phân tích xác định hàm lƣ ng amoni và mangan 1.4.1. Định lƣ ng amoni bằng phƣơng pháp trắc quang Amoni phản ứng với thuốc thử Nessler (K2HgI4) trong môi trường kiềm tạo

N

phức có màu vàng đến nâu sẫm phụ thuộc vào nồng độ amoni có trong mẫu. Hàm

H

Ơ

lượng amoni được xác định theo cường độ hấp thụ màu của phức chất ở bước sóng

TP

G

Đ

với máy UV-Vis 1700 ở bước sóng λ = 526nm, cuvet 1cm.

H Ư

N

1.5. Một số phƣơng pháp nghiên cứu đặc trƣng vật liệu 1.5.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD)

TR ẦN

Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen là một phương pháp hiệu quả dùng để xác định đặc trưng lý hóa của vật liệu và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và công

10 00

B

nghệ. Phương pháp này dùng để phân tích pha: kiểu và lượng pha có mặt trong mẫu, ô mạng cơ sở, cấu trúc tinh thể, kích thước hạt, sức căng cũng như phân bố electron.

A

Khoảng cách d giữa các mặt mạng tinh thể liên hệ với góc có nhiễu xạ cực đại và chiều

n = 2d.sin

(1.14)

-L

Í-

H

Ó

dài bước sóng tia X theo phương trình Vulff - Bragg .

Trong đó:

ÁN

n: bậc phản xạ; n có các giá trị nguyên n = 1, 2 ,3…

Đ

ÀN

TO

: chiều dài bước sóng tia X. d: khoảng cách giữa hai mặt tinh thể.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Mn(II) đến MnO4 . Hàm lượng MnO4 được xác định bằng phương pháp trắc quang

IỄ N D

U Y

.Q

Dùng amoni pesunfat và chất xúc tác là ion Ag+ trong môi trường axit để oxi hóa

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

1.4.2. Định lƣ ng Mn(II) bằng phƣơng pháp trắc quang

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

λ = 425nm, cuvet 1cm.

: là góc giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ.

1.5.2. Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét qua (SEM) Nguyên tắc của phương pháp hiển vi điện tử quét là dùng chùm điện tử quét lên bề mặt mẫu vật và thu lại chùm tia phản xạ. Qua việc xử lý chùm tia phản xạ này, có thể thu được những thông tin về hình ảnh bề mặt mẫu để tạo ảnh của mẫu nghiên cứu.

23 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Phương pháp kính hiển vi điện tử quét cho phép quan sát mẫu với độ phóng đại rất lớn, từ hàng nghìn đến hàng chục nghìn lần.

Chùm điện tử được tạo ra từ catot qua hai tụ quang sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên

N

cứu. Chùm điện tử đập vào mẫu phát ra các điện tử phản xạ thứ cấp. Mỗi điện tử phát ra

Ơ

này qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đổi thành tín hiệu sáng, chúng được

U Y

Mỗi điểm trên mẫu nghiên cứu cho một điểm trên màn hình. Độ sáng tối trên màn

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

chiều rõ nét và không đòi hỏi khâu chu n bị mẫu quá phức tạp. Tuy nhiên phương pháp

N

G

1.5.3. Phƣơng pháp phổ tán xạ Raman

Đ

này cho độ phóng đại nhỏ hơn phương pháp TEM.

H Ư

Trong quang phổ tán xạ Raman, mẫu được chiếu xạ bởi chùm laser cường độ

TR ẦN

mạnh trong vùng tử ngoại-khả kiến ( v0 ) và chùm ánh sáng tán xạ thường được quan sát theo phương vuông góc với chùm tia tới. Ánh sáng tán xạ bao gồm hai loại : một

B

được gọi là tán xạ Rayleigh, rất mạnh và có tần số giống với tần số chùm tia tới ( v0 );

10 00

loại còn lại được gọi là tán xạ Raman, rất yếu có tần số là v0  vm , trong đó vm là tần số

A

dao động phân tử. Vạch v0  vm được gọi là vạch Stockes và vạch v0  vm gọi là vạch

H

Ó

phản Stockes. Do đó, trong quang phổ tán xạ Raman, chúng ta đo tần số dao động

Í-

( vm ) như là sự dịch chuyển so với tần số chùm tia tới ( v0 ). Khác với phổ hồng ngoại,

-L

phổ tán xạ Raman được đo trong vùng tử ngoại - khả kiến mà ở đó các vạch kích

ÁN

thích (laser) cũng như các vạch Raman cùng xuất hiện.

Mặc dù phổ tán xạ Raman và phổ hồng ngoại có khả năng cung cấp thông tin

ÀN

về các tần số dao động theo cách tương tự nhau, những mỗi cái đều có những ưu

D

IỄ N

Đ

điểm và những nhược điểm riêng: Nguyên tắc chọn lọc của phổ tán xạ Raman và phổ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

của mẫu nghiên cứu. Ưu điểm của phương pháp SEM là có thể thu được bức ảnh ba

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

hình phụ thuộc lượng điện tử thứ cấp phát ra tới bộ thu, đồng thời còn phụ thuộc bề mặt

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

khuếch đại đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màn hình.

hồng ngoại khác nhau đáng kể. Do đó, một số dao động này chỉ là Raman thì một số khác chỉ là hồng ngoại, tức là một dao động có thể là Raman hay hồng ngoại. Tuy nhiên, các dao động hoàn toàn đối xứng thì luôn luôn là Raman.

Dựa vào phổ tán xạ Raman thu được ta có thông tin về mức năng lượng dao động của nguyên tử, phân tử hay mạng tinh thể.

24 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

1.5.4. Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (FT - IR) Phổ hồng ngoại dùng để xác định cấu trúc phân tử của chất cần nghiên cứu, dựa vào các tần số đặc trưng trên phổ của các nhóm chức trong phân tử. Phổ hồng ngoại chính là phổ dao động - quay vì khi hấp thụ bức xạ hồng ngoại thì cả chuyển

Ơ

N

động dao động và chuyển động quay của các nhóm chức đều bị kích thích. Phổ dao

N

H

động – quay của phân tử được phát sinh ra do sự chuyển dịch giữa các mức năng

.Q

ẠO

hay hấp thụ) được tính theo công thức Bohr: ΔE = hν

(1.15)

N

động (số dao động trong một đơn vị thời gian).

G

Đ

Trong đó, ΔE là biến thiên năng lượng, h là hằng số Planck, ν là tần số dao

H Ư

Phổ hồng ngoại thường được ghi với trục tung biểu diễn độ hấp thụ A trục

TR ẦN

hoành biểu diễn số sóng với trị số giảm dần (4000 - 400cm-1). Hầu hết các nhóm nguyên tử trong hợp chất hữu cơ hấp thụ ở vùng 4000 - 650cm-1. Vùng phổ từ 4000 -

B

1500cm-1 được gọi là vùng nhóm chức vì chứa hầu hết các vân hấp thu của các nhóm

10 00

chức như OH, NH, C=O, C=N, C=C... Vùng phổ nhóm chức tập trung vào bốn vùng mà ở mỗi vùng, tần số đặc trưng của nhóm có giá trị thay đổi phụ thuộc vào cấu tạo

Ó

A

của phân tử: vùng 3650-2400cm-1 chứa các vân dao động hóa trị của

H

X-H (X: O, N, C, S, P); vùng 2400 - 1900cm-1 gồm các vân do dao động hóa trị của

Í-

các nhóm mang liên kết ba hoặc hai liên kết đôi kề nhau; vùng 1900 - 1500cm-1 chứa

-L

các vân dao động hóa trị của các nhóm mang liên kết đôi và do dao động biến dạng

ÁN

của nhóm -NH2. Vùng phổ 1500 - 700cm-1 mặc dù có chứa các vân hấp thụ đặc trưng

TO

cho dao động hóa trị của các liên kết đơn như C-C, C-N, C-O. và các vân do dao

ÀN

động biến dạng của các liên kết C-H, C-C... nhưng thường được dùng để nhận dạng

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

tử hóa, nghĩa là chỉ có thể biến thiên một cách gián đoạn. Hiệu số năng lượng (phát ra

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

kết). Dạng năng lượng được sinh ra khi chuyển dịch giữa các mức này ở dạng lượng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

lượng dao động và quay (liên quan đến sự quay của phân tử xung quanh trục liên

nhiều vân hấp thụ xuất hiện do tương tác mạnh giữa các dao động.

D

IỄ N

Đ

toàn phân tử hơn là để xác định các nhóm chức, vì ngoài vân hấp thụ trên còn có

25 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM 2.1. Dụng cụ và hóa chất

Ơ

N

2.1.1. Thiết bị

U Y

- Máy đo pH Precisa 900 (Thuỵ Sĩ)

.Q TP

- Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV 1700

ẠO

- Máy lắc, máy lọc hút chân không.

Đ

- Eclen, ống nghiệm, bình định mức, cốc thủy tinh, pipet các loại

N

G

- Một số dụng cụ khác.

H Ư

2.1.2. Hóa chất

TR ẦN

Tất cả các hoá chất dùng trong các thí nghiệm đều thuộc loại PA. 1. Graphite

B

2. MnCl2.4H2O

H

-L

7. HgI2

13. KI

Í-

6. HNO3

12. KNaC4H4O6

Ó

5. (NH4)2S2O8

11. NaCl

A

4. AgNO3

9. NaOH 0,1M 10. KOH rắn

10 00

3. NH4Cl

8. H2SO4

ÁN

* Cách pha thuốc thử:

TO

- Dung dịch Xâynhet: Hòa tan 50g KNaC4H4O6 (Kali-Natri tactrat) trong

ÀN

100ml nước cất, đun sôi một thời gian để loại hết NH3. Sau đó thêm nước cất đến

D

IỄ N

Đ

vạch mức.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

- Tủ sấy Jeitech (Hàn Quốc)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

- Cân điện tử 4 số Precisa XT 120A- Switland

- Thuốc thử Nestler: Hòa tan 100g HgI2 và 70g KI bằng một lượng nhỏ nước cất, khuấy đều chậm. Thêm vào dung dịch này một dung dịch đã được làm mát của 160g NaOH hòa tan trong 500ml nước cất. Định mức đến 1 lít ta thu được dung dịch Nessler. Dung dịch cần được bảo quản tránh ánh sáng và đậy nắp.

26 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

2.2. Lập đƣờng chu n xác định nồng độ ion amoni Từ dung dịch gốc của NH+4 có nồng độ 1000 mg/L, pha thành các nồng độ: 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 8,0 mg/L. Cho mỗi cốc chứa dung dịch NH+4 hỗn hợp thuốc thử

Ơ

N

gồm 0,5 mL dung dịch Xaynhet và 1 mL thuốc thử Nestler thu được phức màu. Định

U Y

425nm.

.Q

trong bảng 2.1 và hình 2.1.

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Nồng độ (mg/L)

A

Mẫu trắng

0,0

0,000

Mẫu 1

1,0

Mẫu 2

2,0

G N

H Ư

0,177 0,301

3,0

0,453

5,0

0,715

8,0

1,125

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

Mẫu 5

TR ẦN

Mẫu 4

B

Mẫu 3

Đ

Tên mẫu

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Bảng 2.1: Số liệu xâ dựng đƣờng chu n ion amoni

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Kết quả xây dựng đường chu n xác định nồng độ ion amoni được trình bày

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

mức 25 mL sau đó đo độ hấp thụ quang A của dãy dung dịch trên ở bước sóng

H nh 2.1: ồ thị ường chuẩn x

ịnh nồng

ion amoni

27

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

2.3. Lập đƣờng chu n xác định nồng độ Mn(II) Từ dung dịch gốc của Mn(II) có nồng độ 1000 mg/L, pha thành các nồng độ: 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 mg/L. Cho thêm vào mỗi cốc đựng Mn(II) 1,2 mL dung dịch

N

H2SO4 1:1; 1,5ml dung dịch (NH4)2S2O8 bão hòa và 1ml dung dịch AgNO3 10 . Đun

Ơ

sôi nhanh hỗn hợp trên bếp điện 3÷4 phút, lấy xuống và làm nguội nhanh thu được

U Y

dịch trên ở bước sóng 526 nm.

TP

bảng 2.2 và hình 2.2.

Nồng độ (mg/L)

2,0

Mẫu 2

Đ G

Mẫu 1

N

0,0

TR ẦN

Mẫu trắng

A

H Ư

Tên mẫu

0,000 0,103

4,0

0,178

6,0

0,252

Mẫu 4

8,0

0,329

Mẫu 5

10,0

0,414

A

Í-

0.45

H

Ó

A

10 00

B

Mẫu 3

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Bảng 2.2: Số liệu xâ dựng đƣờng chu n Mn(II)

-L

0.4

y = 0.0387x + 0.0233 R² = 0.9992

ÁN

0.35

TO

0.3

Đ

ÀN

0.25

IỄ N D

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Kết quả xây dựng đường chu n xác định nồng độ Mn(II) được trình bày trong

0.2

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

dung dịch có màu tím. Định mức 25 mL sau đó đo độ hấp thụ quang A của dãy dung

0.15 0.1 0.05

0

C (mg/L) 0

2

4

6

H nh 2.2: ồ thị ường chuẩn x

8

10

ịnh nồng

12

Mn(II)

28

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

2.4. Chế tạo vật liệu hấp phụ graphite hoạt hóa KOH (AGK) Graphite được nghiền nhỏ. Sau đó được trộn với KOH theo tỉ lệ khối lượng graphite : KOH = 1 : 3 rồi đem nung ở 1000oC trong 3 giờ. Lọc và rửa bằng nước cất nhiều lần để loại bỏ KOH hoàn toàn rồi đem sấy khô ở 95oC trong 24 giờ. Vật liệu

Ơ

N

sau khi sấy khô được bảo vệ trong bình hút m.

N

H

Vật liệu này được kí hiệu là AGK được sử dụng cho các phép đo khảo sát đặc

.Q

2.5. Khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý của AGK

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM), phương pháp phổ tán xạ Raman, giản

Đ

đồ nhiễu xạ tia X (XRD) để xác định cấu trúc vật liệu. Các phép đo trên được thực

N

G

hiện tại khoa Khoa học và Kĩ thuật Vật liệu, Đại học Giao thông Quốc gia Đài Loan.

H Ư

Các nhóm chức trên bề mặt VLHP được xác định bằng phương pháp phổ

TR ẦN

hồng ngoại (FT-IR). Phổ hồng ngoại FT- IR được chụp theo kĩ thuật ép viên với KBr theo tỷ lệ 1mg mẫu/100 mg KBr trên máy Shimadzu - Khoa Hóa học -Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.

10 00

B

2.6. Xác định điểm đẳng điện của AGK Chu n bị các dung dịch NaCl 0,1M có pH ban đầu (pHi) đã được điều chỉnh

A

tăng dần từ 2,1 đến 10,97. Lấy 11 bình nón có dung tích 100mL cho vào mỗi bình

H

Ó

mỗi loại 0,05g VLHP. Sau đó cho lần lượt vào các bình nón 50mL dung dịch có pHi

Í-

tăng dần đã chu n bị sẵn ở trên. Để yên trong vòng 48h, sau đó đem lọc lấy dung dịch

-L

và xác định lại pH (pHf) của các dung dịch trên. Sự chênh lệch giữa pH ban đầu (pHi)

ÁN

và pH cân bằng (pHf) là pH = pHi - pHf. Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của pH vào pHi điểm giao nhau của đường cong với tọa độ mà tại đó giá trị pH = 0 cho ta

ÀN

điểm đẳng điện cần xác định.

D

IỄ N

Đ

2.7. Khảo sát các ếu tố ảnh hƣởng tới khả năng hấp phụ của ion amoni, Mn(II)

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đặc điểm bề mặt, hình thái học của vật liệu hấp phụ được xác định qua

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

chế tạo được.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

điểm bề mặt, tính chất vật lý và nghiên cứu sự hấp phụ ion amoni, Mn(II) của vật liệu

của AGK theo phƣơng pháp hấp phụ tĩnh 2.7.1. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến sự hấp phụ của AGK Lấy các bình eclen có dung tích 100mL, mỗi bình chứa khoảng 0,05g AGK và 50mL dung dịch ion amoni có nồng độ đầu là 51,48 mg/L (đã được xác định chính

xác nồng độ). Dùng dung dịch NaOH 0,1M và HNO3 0,1M để điều chỉnh pH của các

29

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

dung dịch đến các giá trị tương ứng là: 2,03; 3,04; 4,04; 5,14; 6,05; 7,08; 8,03; 8,98; 10,02; 11,06; 12,15. Tiến hành lắc trên máy lắc với thời gian 180 phút, ở nhiệt độ phòng (~ 25oC) với tốc độ lắc 200 vòng/phút. Sau đó đem mẫu đi li tâm loại bỏ chất

N

rắn và xác định lại nồng độ của dung dịch ion amoni.

Ơ

Lấy các bình eclen có dung tích 100mL, mỗi bình chứa 0,08g AGK và 50 mL

N

H

dung dịch Mn(II) có nồng độ đầu là 24,98 mg/L (đã được xác định chính xác nồng

.Q

lắc với thời gian 180 phút, ở nhiệt độ phòng (~ 25oC) với tốc độ lắc 200 vòng/phút.

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

dịch Mn(II).

G

Đ

2.7.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ

N

Chu n bị các eclen có dung tích 100mL, cho vào mỗi eclen khoảng 0,05g

H Ư

AGK và 50 ml dung dịch ion amoni có các nồng độ đầu là 50,67 mg/L (đã được xác

TR ẦN

định chính xác nồng độ). Lắc đều trong thời gian 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240 phút, ở nhiệt độ phòng (~ 25oC) với tốc độ lắc 200 vòng/phút. Tiến hành li tâm lấy

B

dung dịch, xác định nồng độ còn lại của NH+4 trong dung dịch sau khi hấp phụ với các

10 00

khoảng thời gian khảo sát khác nhau.

Chu n bị các eclen có dung tích 100mL, cho vào mỗi eclen khoảng 0,08g

A

AGK và 50 mL dung dịch Mn(II) có các nồng độ đầu 25,52 mg/L (đã được xác định

H

Ó

chính xác nồng độ). Lắc đều trong thời gian 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240 phút,

Í-

ở nhiệt độ phòng (~ 25oC) với tốc độ lắc 200 vòng/phút. Tiến hành li tâm lấy dung

-L

dịch, xác định lại nồng độ Mn(II) trong dung dịch sau khi hấp phụ với các khoảng thời

ÁN

gian khảo sát khác nhau.

2.7.3. Khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣ ng đến khả năng hấp phụ của AGK

ÀN

Cân AGK vào mỗi eclen có dung tích 100mL với khối lượng lần lươt là:

D

IỄ N

Đ

0,01g; 0,02g; 0,03g; 0,04g; 0,05g; 0,06g; 0,07g; 0,08g. Cho tiếp vào mỗi eclen 50 mL

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Sau đó đem mẫu đi li tâm loại bỏ chất rắn và xác định lại nồng độ của dung

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

đến các giá trị tương ứng là: 1,18; 2,06; 3,08; 3,98; 5,10; 6,04. Tiến hành lắc trên máy

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

độ). Dùng dung dịch NaOH 0,1M và HNO3 0,1M để điều chỉnh pH của các dung dịch

dung dịch ion amoni có nồng độ là 48,72 mg/L (đã được xác định chính xác nồng độ) có pH=8,0; thời gian lắc 150 phút, ở nhiệt độ phòng (~ 25oC) với tốc độ lắc 200 vòng/phút. Tiến hành li tâm các mẫu lấy dung dịch xác định lại nồng độ ion amoni.

Cân AGK vào mỗi eclen có dung tích 100mL với khối lượng lần lươt là: 0,01g; 0,02g; 0,03g; 0,04g; 0,05g; 0,06g; 0,07g; 0,08g; 0,09g; 0,1g. Cho tiếp vào mỗi eclen 50

30

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

mL dung dịch Mn(II) có nồng độ là 25,12 mg/L (đã được xác định chính xác nồng độ) có pH = 5,0; thời gian lắc 150 phút, ở nhiệt độ phòng (~ 25oC) với tốc độ lắc 200 vòng/phút. Tiến hành li tâm các mẫu lấy dung dịch xác định lại nồng độ Mn(II).

N

2.7.4. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ của AGK

Ơ

Chu n bị các eclen có dung tích 100ml, cho vào mỗi eclen khoảng 0,05g AGK

N

H

và 50 mL dung dịch ion amoni có nồng độ khác nhau: 26,13 mg/L; 51,28 mg/L;

.Q

ẠO

dung dịch xác định lại nồng độ ion amoni.

Chu n bị các eclen có dung tích 100mL, cho vào mỗi eclen khoảng 0,08g

G

Đ

AGK và 50 mL dung dịch Mn(II) có nồng độ khác nhau: 10,12 mg/L; 24,84 mg/L;

N

50,04 mg/L; 76,08 mg/L; 98,87 mg/L; 125,31 mg/L; 152,16 mg/L; 204,63 mg/L;

H Ư

248,73 mg/L; 300,12 mg/L (đã được xác định chính xác nồng độ) và có giá trị pH

TR ẦN

khoảng 5,0; thời gian lắc 150 phút, ở nhiệt độ phòng (~ 25oC) với tốc độ lắc 200 vòng/phút. Tiến hành li tâm các mẫu lấy dung dịch xác định lại nồng độ Mn(II).

2.8. Khảo sát khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK theo phƣơng pháp

10 00

B

hấp phụ động 2.8.1 Chu n bị cột hấp phụ

A

Cột hấp phụ là cột thủy tinh có chiều cao 25cm và đường kính trong 1cm.

H

Ó

Cân 0,5g AGK ngâm vào trong cốc chứa nước cất để loại bỏ hết bọt khí sau đó tiến

Í-

hành dồn cột. Cột được dồn sao cho trong cột hoàn toàn không có bọt khí. Điều chỉnh

-L

tốc độ dòng chảy của các dung dịch nhờ một van ở đầu ra của cột. Cho chảy qua cột

ÁN

dung dịch chứa ion cần nghiên cứu có nồng độ ban đầu Co.

TO

1. Dung dịch đầu vào

ÀN

2. Bông thủy tinh

Đ

3. Vật liệu hấp phụ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

nhiệt độ phòng (~ 25oC) với tốc độ lắc 200 vòng/phút. Tiến hành li tâm các mẫu lấy

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

định chính xác nồng độ) và có giá trị pH khoảng 8,0; lắc trong thời gian 150 phút, ở

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

75,16 mg/L; 108,19 mg/L; 150,32 mg/L; 198,14 mg/L; 248,86 mg/L(đã được xác

IỄ N

4. Cát thạch anh

D

5. Dung dịch đầu ra

Hình 2.3: Mô hình c t hấp phụ theo phương ph p hấp phụ

ng

31

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

2.8.2. Khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ dòng Hấp phụ động trên cột được thực hiện với dung dịch amoni nồng độ 26,18 mg/L (đã được xác định chính xác nồng độ) đã được điều chỉnh về pH tối ưu là 8 cho

N

qua cột với tốc độ dòng thay đổi: 1,5 mL/phút; 2mL/phút; 2,5 mL/phút và khối lượng

Ơ

vật liệu là 0,5 g. Dung dịch sau khi chảy qua cột được lấy liên tục theo từng phân

U Y

hấp phụ.

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

cột với tốc độ dòng thay đổi: 1,5 mL/phút; 2mL/phút; 2,5 mL/phút và khối lượng vật

Đ

liệu là 0,5 g. Dung dịch sau khi chảy qua cột được lấy liên tục theo từng phân đoạn

N

G

thể tích (50mL) để tiến hành xác định nồng độ Mn(II) sau khi ra khỏi cột hấp phụ.

H Ư

Xác định nồng độ trước và sau khi hấp phụ của ion ion amoni, Mn(II) trong 2.9. Mẫu nƣớc ngầm chứa Mn(II)

TR ẦN

dung dịch tương ứng với các điều kiện đã thiết lập như xây dựng đường chu n.

Mẫu nước ngầm chứa Mn(II) được lấy tại giếng khoan nhà ông Đỗ Văn Đạt,

10 00

B

thôn 6 - xã Hà Thượng - huyện Đại Từ - Tỉnh Thái Nguyên.

- Thời gian lấy mẫu nước là 8h ngày 16 tháng 03 năm 2017.

Ó

A

- Nước thải được lấy và bảo quản theo đúng QCVN 24:2009/BTNMT .

H

- Dụng cụ lấy mẫu: chai polietylen sạch.

-L

Í-

- Mẫu nước thải được cố định bằng dung dịch HNO3 đặc.

2.9.1. Xử lý mẫu nƣớc ngầm theo phƣơng pháp tĩnh

ÁN

Trước khi hấp phụ nồng độ Mn(II) là 13,59 mg/L. Lấy 1 bình tam giác dung

tích 100 ml, có chứa 0,08 g AGK, cho vào bình 50 mL nước thải chứa Mn(II). Thực

D

IỄ N

Đ

ÀN

hiện sự hấp phụ ở nhiệt độ phòng (~ 25oC); thời gian lắc là 150 phút, điều chỉnh mẫu

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

(đã được xác định chính xác nồng độ) đã được điều chỉnh về pH tối ưu là 5 cho qua

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hấp phụ động trên cột được thực hiện dung dịch Mn(II) nồng độ 9,83 mg/L

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

đoạn thể tích (50 mL) để tiến hành xác định nồng độ ion amoni sau khi ra khỏi cột

nước thải ở pH= 5. Sau đó xác định nồng độ của ion Mn(II) trước và sau hấp phụ.

2.9.2. Xử lý mẫu nƣớc ngầm theo phƣơng pháp động Cho nước thải chứa Mn(II) đã được điều chỉnh pH =5 chảy qua cột hấp phụ với tốc độ dòng 1,5 mL/phút. Khối lượng AGK là 0,5g. Xác định nồng độ Mn(II) sau khi ra khỏi cột hấp phụ.

32

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý của AGK

Ơ

N

Kết quả chụp kính hiển vi điện tử quét qua (SEM) của graphite, AGK chế tạo

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

Hình 3.1: Hình thái học bề mặt của graphite

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

được trình bày trong hình 3.1, 3.2

Hình 3.2: Hình thái học bề mặt của AGK

33

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Hình 3.1, 3.2 cho thấy AGK đã có hình thái học bề mặt thay đổi đáng kể so với graphite. Cụ thể, trước khi hoạt hóa, graphite có cấu trúc lớp với các mảnh dầy, bề mặt phẳng nhẵn, đi kèm các lỗ xốp giữa các mảnh có kích thước rất lớn. Với graphite sau khi được hoạt hóa KOH (AGK) có sự phát triển mạnh cấu trúc lỗ xốp trên bề mặt,

Ơ

N

chúng phân bố không đồng nhất và xuất hiện thêm các lỗ xốp micro và meso tạo điều

N

H

kiện thuận lợi cho các quá trình hấp phụ.

.Q

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

Hình 3.3: Giản ồ nhiễu xạ XRD của graphite

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

hình 3.3; 3.4; 3.5; 3.6

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

Kết quả đo giản đồ XRD và phổ Raman của graphite và AGK được chỉ ra ở

Hình 3.4: Giản ồ nhiễu xạ XRD của AGK 34

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

D

IỄ N

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

Hình 3.5: Phổ Raman của graphite

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hình 3.6: Phổ Raman của AGK Từ kết quả chụp XRD và Raiman cho thấy rằng graphite có đỉnh nhiễu xạ đặc trưng sắc nét, hẹp, cường độ cao tại góc 2 ~ 26,60 và các đỉnh nhỏ hơn tại 2 ~ 42.8;

35

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

21,6 và 34,60; tương ứng các mặt phản xạ 100, 101 và 004 của cấu trúc graphite. Tuy nhiên, sau khi hoạt hóa với KOH tại 8000C (AGK) các đỉnh này vẫn giữ nguyên vị trí nhưng bán độ rộng phổ tại góc 2 ~ 26,60 tăng lên đáng kể, từ 0,33 lên 0,60. Thêm

N

vào đó, phổ tán xạ Raman của hai vật liệu đều có đỉnh xung quanh 1580 cm-1 tương

H

Ơ

ứng với các dao động của đỉnh phổ đặc trưng G của cấu trúc graphite. Chú ý rằng

U Y

tăng lên rõ rệt trước và sau phản ứng hoạt hóa, tỷ số ID/IG = 0,23 (graphite) tăng lên

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

C/sp3 hoặc phản ứng tạo ra các các nhóm chức khác nhau như C-O, C-OH, C=C…

Đ

trong AGK.

N

G

Kết quả chụp phổ hồng ngoại (FT-IR) của graphite và AGK được chỉ ra trên

H Ư

hình 3.7 và hình 3.8 cho thấy: Phổ hồng ngoại của graphite (hình 3.7) có vân phổ ở

TR ẦN

3437,15 cm-1 đại diện cho sự hấp thụ của nhóm -OH. Vân phổ có cường độ thấp tại tần số 1639,49 cm-1 có thể gán cho dao động hóa trị của nhóm C=C. Vân phổ quan

B

sát thấy tại tần số 1002,98 cm-1 có thể gán cho dao động hóa trị đối xứng của nhóm

10 00

C-O. Phân tích quang phổ hồng ngoại của AGK (hình 3.8) cho thấy thấy vân phổ ở 3425,58 cm-1 đại diện cho sự hấp thụ của nhóm -OH. Vân phổ có cường độ thấp tại

Ó

A

tần số 1631,78 cm-1 có thể gán cho dao động hóa trị của nhóm C=C. Vân phổ quan

H

sát thấy tại tần số 1068,56 cm-1 có thể gán cho dao động hóa trị đối xứng của nhóm

-L

Í-

C-O. Tuy nhiên có thêm một vân phổ mới, cường độ thấp xuất hiện tại tần số 1388,75

ÁN

cm-1 có thể gán cho dao động hóa trị của nhóm C-C. Điều này phù hợp với kết quả

TO

phân tích từ phổ tán xạ Raman ở trên.

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

cho các liên kết C=C/sp2 trong mạng tinh thể đã bị suy thoái và trở thành liên kết C-

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

ID/IG = 0,43 (AGK) chỉ ra các liên kết trong mạng tinh thể graphite đã bị phá vỡ, làm

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

đỉnh phổ đặc trưng D trong graphite hoạt hóa (AGK) có cường độ tín hiệu của đỉnh D

36

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

IỄ N

D

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

ÁN

TO

A

Ó

H

B

10 00

TR ẦN

G

N

H Ư

ẠO

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-L Í-

TP

U Y

.Q

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ÀN

Đ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

H

N

N

Ơ

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Hình 3.7: Phổ hồng ngoại FT-IR của graphite

37 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

IỄ N

D

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

ÁN

TO

A

Ó

H

B

10 00

TR ẦN

G

N

H Ư

ẠO

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-L Í-

TP

U Y

.Q

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ÀN

Đ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

H

N

N

Ơ

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Hình 3.8: Phổ hồng ngoại FT-IR của AGK 38

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

3.2. Xác định điểm đẳng điện của AGK Kết quả xác định điểm đẳng điện của AGK được chỉ ra ở bảng 3.1 và hình 3.9

2,10

2,21

-0,11

3,06

4,74

-1,68

3,98

6,79

-2,81

5,10

7,04

-1,94

6,06

7,06

-1,00

7,11

7,27

-0,16

8,08

7,29

9,09

7,87

10,00

8,92

10,97

10,5

Ơ H

0,47

6

8

10

pHi 12

ÁN

-L

Í-

4

Đ

ÀN

TO

-3 -4

H nh 3.9: ồ thị x

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

1,08

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N U Y .Q

TP

ẠO Đ G N H Ư

1,22

A 2

H

0 -1

Ó

0

-2

0,79

TR ẦN

pHi - pHf

N

ΔpH = pHi - pHf

1

IỄ N D

pH f

B

2

pHi

10 00

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Bảng 3.1: Kết quả xác định điểm đẳng điện của AGK

ịnh i m ẳng iện của AGK

* Nhận xét: Từ kết quả ở hình 3.9, cho ta thấy điểm giao nhau giữa đường cong với tọa độ tại đó mà ∆pH = 0 là 7,28. Vậy điểm đẳng điện (pI) của AGK là 7,28. Điều này cho thấy khi pH < pI thì bề mặt AGK tích điện dương, khi pH > pI thì bề mặt AGK tích điện âm.

39

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

3.3. Khảo sát một số ếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo phƣơng pháp hấp phụ tĩnh.

3.3.1. Ảnh hƣởng của pH đối với khả năng hấp phụ amoni, Mn(II) của AGK

N

Quá trình hấp phụ bị ảnh hưởng rất nhiều bởi pH của môi trường. Sự thay đổi pH

H

Ơ

của môi trường dẫn đến sự thay đổi về bản chất của chất bị hấp phụ, các nhóm chức

ẠO

Kết quả được thể hiện ở bảng 3.2 và hình 3.10, 3.11

Co(mg/L)

2,03

51,48

3,04

51,48

4,04

51,48

5,14

51,48

6,05

H%

45,68

5,80

11,27

39,71

11,77

22,86

34,80

16,68

32,40

29,28

22,20

43,12

51,48

24,53

26,95

52,35

51,48

18,08

33,40

64,88

51,48

12,54

38,94

75,64

8,98

51,48

14,64

36,84

71,56

10,02

51,48

15,37

36,11

70,14

11,06

51,48

17,32

34,16

66,36

12,15

51,48

18,95

32,53

63,19

1,18

24,98

19,74

1,64

20,98

2,06

24,98

16,45

2,67

34,15

3,08

24,98

14,52

3,27

41,87

3,98

24,98

11,34

4,26

54,60

5,10

24,98

8,23

5,23

67,05

6,04

24,98

8,86

5,04

64,53

Đ

ÀN

TO

ÁN Mn(II)

TR ẦN

B

10 00 Ó

-L

H

8,03

A

7,08 Amoni

Ccb (mg/L)

H Ư

pH

N

q(mg/g)

Í-

Ion

G

Đ

Bảng 3.2: Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

không thể thiếu được.

IỄ N D

TP

.Q

xác định được khoảng pH nhất định cho một quá trình nào đó để đạt hiệu quả cao nhất là

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

và quan trọng ảnh hưởng tới tất cả các quá trình xử lý môi trường nước hiện nay. Việc

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

bề mặt, thế oxy hóa khử, dạng tồn tại của hợp chất đó. Vì vậy, pH luôn là yếu tố đầu tiên

40

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

H% 80

U Y .Q ẠO

20

Đ

pH

4

6

8

10

N

2

12

H Ư

0

G

0

Hình 3.10: Ảnh hưởng củ pH

TR ẦN

n hiệu suất hấp phụ ion amoni của AGK

H%

10 00

B

80

H

Ó

A

60

-L

Í-

40

ÁN

20

0

0

1

2

3

4

5

6

7

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

pH

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

40

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

N

60

Hình 3.11: Ảnh hưởng củ pH

n hiệu suất hấp phụ Mn(II) của AGK

* Nhận xét: Từ kết quả thu được ở bảng 3.2 và hình 3.10, 3.11 cho ta thấy: Đối với ion amoni: Trong khoảng pH từ 2,03 đến 8,03 thì hiệu suất hấp phụ của ion amoni tăng nhanh đạt giá trị cao nhất tại pH = 8,03, trong khoảng pH từ 8,98

41

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

đến 12,15 thì hiệu suất hấp phụ giảm. Sự ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ ion amoni của AGK được giải thích như sau: Trong môi trường axit mạnh, ion amoni

Ơ

cao có sự hấp phụ cạnh tranh của ion H+ với ion NH+4 nên tại các giá trị pH này hiệu

N

tồn tại chủ yếu ở dạng NH+4 , bề mặt VLHP tích điện dương, mặt khác nồng độ ion H+

H

suất hấp phụ ion amoni của AGK giảm. Khi giá trị pH tăng, nồng độ ion H+ giảm,

.Q

phần thành NH3 trong quá trình lắc, chính điều này khiến hiệu suất hấp phụ ion

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

G

Đối với ion Mn(II): Trong khoảng pH từ 1,18 ÷ 5,10 thì hiệu suất hấp phụ của

H Ư

N

ion Mn(II) tăng nhanh đạt giá trị cao nhất tại pH = 5,10. Sự ảnh hưởng của pH đến

TR ẦN

quá trình hấp phụ Mn(II) của AGK được giải thích như sau: Trong môi trường pH thấp, nồng độ ion H+ cao nên có sự cạnh tranh của ion H+ và sự tích điện dương trên bề mặt AGK nên làm giảm sự hấp phụ cation kim loại của AGK. Khi ở pH tăng sự

10 00

B

hấp phụ ion H+ giảm, nên hiệu xuất hấp phụ cation kim loại tăng, bởi vậy quá trình hấp phụ cation kim loại ở đây có thể xảy ra phản ứng trao đổi ion H+ - M2+ (M: kim

Ó

A

loại). Tuy nhiên, ở pH cao hơn, dung lượng hấp phụ của các AGK đối với các ion đều

H

giảm dần. Điều này có thể do ở pH cao có sự hình thành phức hiđroxo của các ion

-L

Í-

kim loại đã làm hạn chế sự hấp phụ của AGK. Vì vậy chúng tôi chọn pH tối ưu là 5

ÁN

cho các nghiên cứu tiếp theo.

3.3.2 Ảnh hƣởng của thời gian đối với khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II)

TO

của AGK

Đ

Hiệu quả sử dụng chất hấp phụ phụ thuộc vào tốc độ hấp phụ của chất tan từ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

của ion amoni.

IỄ N D

ẠO

amoni giảm. Do đó chúng tôi lựa chọn giá trị pH tối ưu bằng 8 cho quá trình hấp phụ

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

của AGK tăng. Tuy nhiên tại các giá trị pH lớn, ion amoni đã bị chuyển hóa một

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

nồng độ OH- tăng, bề mặt AGK tích điện dương, vì vậy hiệu suất hấp phụ ion amoni

pha lỏng vào pha rắn được đánh giá qua hiệu suất hấp phụ khi tiến hành trong những khoảng thời gian khác nhau. Từ đó xác định được thời gian tiếp xúc giới hạn và thời gian tiếp xúc tối ưu.

Kết quả được trình bày ở bảng 3.3 và hình 3.12, 3.13

42

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK Co(mg/L)

Ccb (mg/L)

q (mg/g)

H%

10

50,67

30,62

20,05

39,57

30

50,67

25,96

24,71

48,77

60

50,67

20,64

30,03

90

50,67

16,34

34,33

67,75

120

50,67

13,46

37,21

73,44

150

50,67

12,23

38,44

75,86

180

50,67

12,66

H Ư

38,01

75,01

210

50,67

12,56

38,11

75,21

240

50,67

12,51

38,16

75,31

25,32

16,03

2,90

36,69

25,32

14,02

3,53

44,63

Í-

Thời gian

Ion

25,32

12,16

4,11

51,97

90

25,32

10,44

4,65

58,77

120

25,32

8,54

5,24

66,27

150

25,32

7,56

5,55

70,14

180

25,32

7,54

5,56

70,22

210

25,32

7,52

5,56

70,30

240

25,32

7,38

5,61

70,85

D

IỄ N

Đ

ÀN

Mn(II)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TO

ÁN

-L

60

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

TR ẦN

B

10 00

H

30

Ó

A

10

Ơ

H

N

U Y .Q

TP

ẠO

59,27

G

Amoni

Đ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

(phút)

43

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

B 10 00 A Ó H Í-L ÁN TO ÀN

D

IỄ N

Đ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q n hiệu suất hấp phụ ion amoni của AGK

TR ẦN

Hình 3.12: Ảnh hưởng của thời gi n

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hình 3.13: Ảnh hưởng của thời gian

n hiệu suất hấp phụ Mn(II) của AGK

44

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

* Nhận xét: Từ kết quả ở bảng 3.3 và hình 3.12, 3.13 cho ta thấy: Đối với ion amoni: Trong khoảng thời gian khảo sát từ 10 ÷ 150 phút, hiệu suất hấp phụ của AGK đều tăng theo thời gian, đó là do cân bằng hấp phụ chưa được

Ơ

hấp phụ đã đạt cân bằng). Do đó chúng tôi chọn thời gian 150 phút để tiến hành các

N

thiết lập. Từ 150 ÷ 240 phút hiệu suất hấp phụ tăng chậm và dần ổn định (quá trình

H

nghiên cứu tiếp theo đối với sự hấp phụ ion amoni.

.Q

thiết lập. Từ 150 ÷ 240 phút hiệu suất hấp phụ tăng chậm và dần ổn định (quá trình

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

3.3.3. Ảnh hƣởng của khối lƣ ng AGK đối với khả năng hấp phụ amoni, Mn(II)

N

G

Kết quả được trình bày ở bảng 3.4 và hình 3.14, 3.15 Khối lƣ ng VLHP (g) 0,01 0,02

Co (mg/L) 48,72 48,72

Ccb (mg/L) 16,34 15,25

0,03 0,04 0,05

48,72 48,72 48,72

0,06 0,07 0,08 0,01 0,02 0,03 0,04

161,90 83,68

66,46 68,70

14,08 12,53 11,12

57,73 45,24 37,60

71,10 74,28 77,18

48,72 48,72 48,72 25,12 25,12 25,12 25,12

11,08 11,03 11,26 20,91 18,85 16,87 14,32

31,37 26,92 23,41 10,53 7,84 6,88 6,75

77,26 77,36 77,29 16,76 24,96 32,84 42,99

0,05

25,12

12,26

6,43

51,19

0,06 0,07 0,08 0,09 0,10

25,12 25,12 25,12 25,12 25,12

10,73 8,48 7,81 7,79 7,77

6,00 5,94 5,41 4,81 4,34

57,29 66,24 68,91 68,99 69,07

10 00

B

TR ẦN

H%

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

Amoni

q(mg/g)

A

Ion

Đ

Mn(II)

H Ư

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của khối lượng AGK đến hiệu suất hấp phụ ion amoni, Mn(II)

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

nghiên cứu tiếp theo đối với sự hấp phụ ion Mn(II).

IỄ N D

TP

hấp phụ đã đạt cân bằng). Do đó chúng tôi chọn thời gian 150 phút để tiến hành các

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

suất hấp phụ của AGK đều tăng theo thời gian, đó là do cân bằng hấp phụ chưa được

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

Đối với ion Mn(II): Trong khoảng thời gian khảo sát từ 10 ÷ 150 phút, hiệu

45

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

n hiệu suất hấp phụ Mn(II)

* Nhận xét: Từ bảng 3.4 và hình 3.14, 3.15 cho ta thấy:

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q N

TR ẦN B 10 00 A Ó H Í-L ÁN

Đ

ÀN

TO

Hình 3.15: Ảnh hưởng của kh i lượng AGK

IỄ N D

n hiệu suất hấp phụ ion amoni

H Ư

Hình 3.14: Ảnh hưởng của kh i lượng AGK

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Đối với ion amoni: Trong khoảng khối lượng AGK khảo sát từ 0,01 ÷ 0,05g thì

hiệu suất hấp phụ ion amoni tăng từ 66,46 ÷ 77,18 . Điều này có thể giải thích là khi tăng khối lượng của vật liệu hấp phụ sẽ làm diện tích bề mặt hấp phụ tăng do đó hiệu suất hấp phụ tăng. Khi tăng khối lượng của AGK từ 0,01 ÷ 0,05g thì hiệu suất hấp phụ tăng khá nhanh nhưng từ 0,05÷ 0,08g thì hiệu suất hấp phụ thay đổi không nhiều.

Vì vậy chúng tôi lựa chọn khối lượng AGK là 0,05g cho các thí nghiệm tiếp theo.

46

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Đối với ion Mn(II): Trong khoảng khối lượng AGK khảo sát từ 0,01 ÷ 0,08g thì hiệu suất hấp phụ Mn(II) tăng từ 16,76 ÷ 68,91 . Khi tăng khối lượng AGK từ 0,01 ÷ 0,08g thì hiệu suất hấp phụ tăng khá nhanh nhưng từ 0,08÷ 0,1g thì hiệu suất hấp phụ thay đổi không nhiều. Vì vậy chúng tôi lựa chọn khối lượng AGK là 0,08g

Ơ

N

cho các thí nghiệm tiếp theo khi nghiên cứu hấp phụ Mn(II).

U Y

của AGK

.Q

87,80

20,99

0,24

80,33

39,94

0,28

77,89

20,89

54,27

0,38

72,21

37,64

70,55

0,53

65,21

74,09

76,23

0,97

50,71

120,86

79,96

1,51

39,00

168,07

80,79

2,08

32,46

10,12

2,74

2,31

1,19

72,92

24,84

7,71

5,35

1,44

68,96

50,04

17,78

10,08

1,76

64,47

76,08

32,45

13,63

2,38

57,35

98,87

48,26

15,82

3,05

51,19

125,31

67,13

18,18

3,69

46,43

152,16

88,65

19,85

4,47

41,74

204,63

138,54

20,65

6,71

32,30

248,73

181,45

21,03

27,05

8,63

300,12

232,61

21,10

22,49

11,03

1,23

8,85

26,13

5,14

51,28

11,34

75,16 108,19 150,32

A

198,14

N

10 00

B

Amoni

G

10,08

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

248,86

Mn(II)

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

0,14

q(mg/g)

Đ

H%

Ccb(mg/L)

H Ư

Ccb/q(g/L)

Co(mg/L)

TR ẦN

Ion

ẠO

và hiệu suất hấp phụ của AGK

IỄ N D

TP

Bảng 3.5: Ảnh hƣởng của nồng độ đầu của ion amoni, Mn(II) đến dung lƣ ng

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.5 và hình 3.16, 3.17

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

3.3.4. Ảnh hƣởng của nồng độ đầu đến khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II)

47

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

100

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

H%

N

80

U Y .Q

20

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

100

150

200

Đ

50

250

300

N

G

0

ẠO

0

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

Hình 3.16: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu của ion amoni

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

Co (mg/L)

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

40

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

60

D

IỄ N

Đ

Hình 3.17: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào nồng độ ban đầu của Mn(II) * Nhận xét: Trong khoảng nồng độ khảo sát, khi tăng nồng độ đầu của dung

dịch thì dung lượng hấp phụ tăng, còn hiệu suất hấp phụ của AGK đối với các ion amoni, Mn(II) đều giảm. Điều này được giải thích như sau: Tốc độ hấp phụ tuân theo quy luật: vhp = khp.C( 1- θ )

(θ: Độ che phủ)

48

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Ở nồng độ thấp (dung dịch loãng ), 1- θ = const, khi C tăng thì vhp tăng tuyến tính. Tuy nhiên, giai đoạn này chỉ tồn tại ở 1 giai đoạn nhất định tùy thuộc vào bản chất ion và chất hấp phụ. Sau đó, nếu tiếp tục tăng nồng độ thì vhp tăng không kể và

N

đến một mức nào đó nếu tiếp tục tăng nồng độ hầu như không tăng nữa mà thậm chí

Ơ

có thể giảm đi.

U Y

mg/L hiệu suất hấp phụ của AGK giảm từ 87,80  32,46 , dung lượng hấp phụ tăng

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

10,12  300,12 mg/L hiệu suất hấp phụ của AGK giảm từ 72,92  32,30%, dung

Đ

lượng hấp phụ tăng từ 2,31  21,10 mg/g.

N

G

3.4. Khảo sát dung lƣ ng hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo mô hình hấp phụ đẳng

H Ư

nhiệt Langmuir

TR ẦN

Từ các kết quả thực nghiệm thu được khi khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ, ảnh hưởng của nồng độ đầu đến dung lượng hấp phụ. Chúng tôi tiến hành khảo sát cân bằng hấp phụ theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir.

10 00

B

Kết quả được trình bày ở hình 3.18, 3.19, 3.20, 3.21

q (mg/g)

2.50

H

Ó

A

100

Ccb/q (g/L)

-L

1.50

ÁN

60

1.00

TO

40 20

0.50

Đ

Ccb (mg/L)

Ccb (mg/L)

0 0

50

100

150

0.00

200

0

D

IỄ N

y = 0.0114x + 0.1421 R² = 0.9986

2.00

Í-

80

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

Đối với ion Mn(II): Trong khoảng nồng độ ban đầu khảo sát từ

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

từ 8,85  80,79 mg/g.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Đối với ion amoni: Trong khoảng nồng độ ban đầu khảo sát từ 10,08  248,86

Hình 3.18: ường ẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của AGK

50

100

150

200

Hình 3.19: Sự phụ thu c của Ccb/q vào

i v i amoni

Ccb

i v i amoni

49

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

i v i Mn(II)

vào Ccb

i v i Mn(II)

Từ đồ thị hình 3.19 và 3.21 biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q (g/L) vào Ccb (mg/L) chúng tôi tính được dung lượng hấp phụ cực đại q max và hằng số Langmuir b

10 00

B

như sau:

Bảng 3.6: Dung lƣ ng hấp phụ cực đại qmax và hằng số Langmuir b Amoni

Mn(II)

87,72

23,64

0,08

0,04

H

Ó

A

Ion

-L

Í-

Dung lượng hấp phụ cực đại qmax (mg/g)

ÁN

Hằng số Langmuir b

TO

*Nhận xét:

ÀN

Từ các kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô

D

IỄ N

Đ

tả khá tốt sự hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK, điều này được thể hiện qua hệ số hồi

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

Hình 3.21: Sự phụ thu c của Ccb/q

TR ẦN

phụ Langmuir của AGK

N

Hình 3.20: ường ẳng nhiệt hấp

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

qui của các phương trình đều lớn hơn 0,99 cho thấy mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir là trùng hợp với các số liệu thực nghiệm và quá trình hấp phụ là đơn lớp.

Từ các giá trị b tính được ở bảng 3.6 và các giá trị C0 ở bảng 3.5 thay vào công thức: RL  1/ (1  b.Co ) tính được các giá trị 0<RL<1. Như vậy quá trình hấp phụ của AGK đối với ion amoni và Mn(II) là thuận lợi.

50

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich Kết quả được trình bày ở bảng 3.7 và hình 3.22, 3.23

N

Bảng 3.7: Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của lgq vào lgCcb trong quá trình hấp

5,14

80,33

20,99

0,71

51,28

11,34

77,89

39,94

75,16

20,89

72,21

54,27

108,19

37,64

65,21

150,32

74,09

198,14

120,86

248,86 10,12

H

N

TP ẠO

1,60

1,32

1,73

70,55

1,58

1,85

50,71

76,23

1,87

1,88

39,00

79,96

2,08

1,90

168,07

32,46

80,79

2,23

1,91

72,92

2,31

0,44

0,36

7,71

68,96

5,35

0,89

0,73

17,78

64,47

10,08

1,25

1,00

76,08

32,45

57,35

13,63

1,51

1,13

98,87

48,26

51,19

15,82

1,68

1,20

125,31

67,13

46,43

18,18

1,83

1,26

152,16

88,65

41,74

19,85

1,95

1,30

204,63

138,54

32,30

20,65

2,14

1,31

248,73

181,45

8,63

21,03

2,26

1,32

300,12

232,61

11,03

21,10

2,37

1,32

H

Í-L

G

N

H Ư

TR ẦN

B

2,74

Đ

1,05

10 00

1,32

Đ

ÀN

Mn(II)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

26,13

0,95

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

0,09

.Q

8,85

Logq

U Y

logCcb

87,80

50,04

ÁN

q(mg/g)

1,23

24,84

TO

H(%)

10,08

A

Amoni

IỄ N D

Co(mg/L) Ccb(mg/L)

Ó

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Ion

Ơ

phụ ion amoni, Mn(II) của AGK

51

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

log (q)

1.60

y = 0.4899x + 0.2957 R² = 0.9144

H

Ơ

N

1.20

3.00

N

Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lgq vào lg Ccb đối với sự hấp phụ ion Mn(II)

của AGK ta xác định được:

TR ẦN

Từ đồ thị sự phụ thuộc của lgq vào lgCcb đối với sự hấp phụ ion amoni, Mn(II)

10 00

B

Bảng 3.8: Các hằng số của phƣơng trình Freundlich Ion

Mn(II)

2,20

2,04

10,53

1,98

-L

Í-

k

H

Ó

A

n

Amoni

ÁN

*Nhận xét: Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich mô tả tương đối chính xác

TO

sự hấp phụ ion amoni và Mn(II) của AGK. Hệ số n trong mô hình đẳng nhiệt Freundlich: 1 < n < 10 sẽ thuận lợi cho quá trình hấp phụ, hệ số tương quan R2 của

D

IỄ N

Đ

ÀN

đường đẳng nhiệt hấp phụ ion amoni, Mn(II) lần lượt là 0,9171 và 0,9144. Tuy nhiên

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

lgq vào lg Ccb đối với sự hấp phụ ion amoni

2.00

H Ư

Hình 3.22: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc

1.00

log (Ccb)

G

0.00

Đ

0.00

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N U Y ẠO

TP

.Q

0.40

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

0.80

mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô tả thích hợp hơn quá trình hấp phụ ion amoni và Mn(II) của AGK so với mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich. Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir thường được áp dụng cho quá trình hấp phụ đơn lớp, tất cả các tâm hấp phụ đều ở trạng thái cân bằng và bề mặt là đồng nhất, mỗi phân tử chỉ hấp phụ trên một tâm xác định và các phân tử bị hấp phụ tương tác với nhau.

52

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

3.6. Động học hấp phụ ion amoni và Mn(II) của AGK Kết quả được chỉ ra trên bảng 3.9 đến 3.12 và hình 3.24 đến 3.17

30,62

20,05

1,26

0,50

50,67

30

25,96

24,71

1,14

1,21

50,67

60

20,64

30,03

0,92

50,67

90

16,34

34,33

0,61

50,67

120

13,46

37,21

50,67

150

12,23

38,44

50,67

180

12,66

50,67

210

12,56

50,67

240

12,51

25,32

10

16,03

25,32

30

25,32

60

3,22

38,01

-

4,74

38,11

-

5,51

38,16

-

6,29

2,90

0,42

3,44

14,02

3,53

0,31

8,50

12,16

4,11

0,16

14,59

90

10,44

4,65

-0,05

19,35

25,32

120

8,54

5,24

-0,51

22,88

25,32

150

7,56

5,55

-

27,03

25,32

180

7,54

5,56

-

32,40

25,32

210

7,52

5,56

-

37,75

25,32

240

7,38

5,61

-

42,81

N

H Ư

TR ẦN

B

10 00

A

Í-

-L

D

G

3,90

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

2,62

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

ẠO

TP

.Q

2,00

-

ÁN TO ÀN

0,09

Ơ

10

IỄ N

Đ

log(qe-qt) t/q(phút.g/mg)

H

50,67

25,32 Mn(II)

Ccb(mg/L) q(mg/g)

N

t(phút)

Ó

Amoni

Co(mg/l)

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Ion

N

Bảng 3.9: Số liệu khảo sát động học hấp phụ ion amoni và Mn(II)

(“-“: không xác định)

53

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

Hình 3.24: ồ thị bi u diễn phương tr nh ậc 1 v i ion amoni

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

H nh 3.25: ồ thị bi u diễn phương tr nh ậc 2 v i ion amoni

54

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H nh 3.26: ồ thị bi u diễn phương tr nh ậc 1 v i ion Mn(II)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hình 3.27: ồ thị bi u diễn phương tr nh bậc 2 v i ion Mn(II)

55

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 3.10: Một số tham số động học hấp phụ bậc 1 đối với ion amoni và Mn(II) Nồng độ đầu (mg/L)

R1 2

k1 (phút-1)

qe,exp (mg/g)

qe,cal (mg/g)

Amoni

50,67

0,9549

0,0237

38,44

27,89

Mn(II)

25,32

0,9344

0,0184

5,55

3,64

H

(mg/g)

50,67

0,9973

0,0017

Mn(II)

25,32

0,9949

TR ẦN

H Ư

Amoni

38,44

41,15

2,49

5,55

6,11

3,56

B

0,0096

%∆q

(mg/g)

10 00

*Nhận xét:

Từ bảng 3.10; 3.11 cho thấy: Các hệ số tương quan R2 trong phương trình động

Ó

A

học dạng tuyến tính quá trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK khá lớn (R2> 0,93).

H

Đối với quá trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK đều có giá trị R2 của mô hình

-L

Í-

động học bậc 2 lớn hơn so với bậc 1 (R2> 0,99).

Mặt khác, so sánh giá trị dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (qe,exp) tính

ÁN

theo mô hình và theo thực nghiệm (qe,cal) của VLHP, ta thấy qe,exp theo mô hình động

IỄ N

Đ

ÀN

TO

học bậc 2 sát với các giá trị thực nghiệm hơn.

Bên cạnh giá trị R2 thì độ chính xác của phương trình động học bậc hai còn được

xác định thông qua độ lệch chu n định bằng độ lệch chu n

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

(g.mg-1.phút-1)

qe,cal

Đ

R2

(mg/L)

qe,exp

G

Ion

k2

2

N

Nồng độ đầu

ẠO

Bảng 3.11: Một số tham số động học hấp phụ bậc 2 đối với ion amoni và Mn(II)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

qe,exp: dung lượng hấp phụ cân bằng theo thực nghiệm.

D

N

U Y

qe,cal : dung lượng hấp phụ cân bằng tính theo phương trình động học.

http://daykemquynhon.ucoz.com

Ơ

N

Ion

∆q. Độ chính xác của phương trình được xác

∆q theo công thức:

%q  100.

 [(q

e ,exp

 qe ,cal ) / qe ,exp ]2 n 1

n là số điểm dữ liệu nghiên cứu.

56

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Kết quả tính toán giá trị

∆q ở bảng 3.11 có giá trị rất nhỏ. Vì vậy, có thể kết

luận quá trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK tuân theo phương trình động học bậc hai biểu kiến của Lagergren.

N

Sự hấp phụ của ion amoni và Mn(II) đều tuân theo mô hình giả động học bậc 2,

Ơ

do đó có thể áp dụng công thức sau để xác định năng lượng hoạt động quá trình hấp

ẠO

Ea: năng lượng hoạt hóa (kJ/mol)

Đ

R: hằng số khí

N

G

T: nhiệt độ tuyệt đối (K)

H Ư

Trong phương trình k có thể được thay bằng h và ta có: Do đó: Ea = RT (lnh - ln k2)

TR ẦN

k2 = h.exp (- Ea/RT)

Giá trị năng lượng hoạt hóa sẽ cho biết tính chất của hệ hấp phụ:

10 00

B

- Nếu Ea = 5 ÷ 25 kJ/mol hấp phụ giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ là hấp phụ vật lý; Ea< 21 kJ/mol là sự khuếch tán ngoài; Ea= 21 ÷ 40 kJ/mol là khuếch tán trong.

Ó

A

- Nếu Ea = 40 ÷ 800 kJ/mol, hệ hấp phụ hóa học.

H

Kết quả giá trị Ea được thể hiện trong bảng 3.12.

Ion

Nồng độ đầu (mg/L)

h

k2 (g.mg-1.phút-1)

Ea (kJ/mol)

50,67

2,512

0,0017

18,08

25,32

0,296

0,0096

8,49

ÀN Đ IỄ N

Mn(II) của AGK

TO

ÁN

-L

Í-

Bảng 3.12: Giá trị năng lƣ ng hoạt động quá trình hấp phụ ion amoni,

Mn(II)

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

k0: hằng số tốc độ đầu

Amoni

D

k2: hằng số tốc độ hấp phụ (g/mg.phút)

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Trong đó:

U Y

k2 = k0 exp(- Ea/RT)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

phụ (Ea) của AGK [19].

Kết quả cho thấy, giá trị năng lượng hoạt hóa quá trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK đều nhỏ hơn 25 kJ/mol, như vậy về mặt lý thuyết thì quá trình hấp hấp phụ giữa amoni, Mn(II) và AGK là quá trình hấp phụ vật lý, đơn lớp, với sự khuếch tán ngoài đóng vai trò chính [29].

57

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

3.7. Khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK theo phƣơng pháp hấp phụ động Kết quả được chỉ ra trong bảng 3.13, 3.14 và hình 3.28, 3.29.

dịch qua cột tính

dịch qua cột

từ lần 1

1

50

0,00

2

100

0,00

3

150

0,07

4

200

0,24

5

250

6

300

7

350

8

400

.Q

0,01

0,08

0,12

0,46

0,56

1,67

0,78

1,96

3,93

2,45

4,29

6,92

6,33

8,04

10,47

10,67

12,82

16,02

450

14,24

16,32

17,63

500

18,89

19,61

20,58

550

20,62

20,94

21,63

600

22,49

23,07

22,85

650

23,62

23,96

23,67

700

24,87

24,85

25,06

15

750

25,23

24,73

25,18

16

800

25,93

25,36

25,45

17

850

26,18

25,92

25,83

18

900

26,18

26,18

26,18

Dung lƣ ng hấp phụ trên cột (mg)

11,12

10,62

9,88

Dung lƣ ng hấp phụ (mg/g)

22,24

21,24

19,76

13

ÀN

TO

14

Đ G N

H Ư

TR ẦN B

10 00 A Ó Í-L

12

H

11

ẠO

0,04

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

sau mỗi lần cho 50mL qua cột 0,00

10

Đ

Nồng độ chất hấp phụ xác định đƣ c

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

50mL dung

V3 = 2,5

N

V (mL) dung

V2 = 2,0

U Y

Số lần cho

9

IỄ N D

V1 = 1,5

ÁN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Tốc độ dòng (mL/phút)

Ơ

26,18

H

C0 (mg/L)

N

Bảng 3.13: Ảnh hƣởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ amoni

58

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 3.14: Ảnh hƣởng của tốc độ dòng đến khả năng hấp phụ Mn(II) C0 (mg/L)

9,83 V3 = 2,5

V (mL) dung

50mL dung

dịch qua cột tính

dịch qua cột

từ lần 1

1

50

0,00

0,00

2

100

0,00

0,03

3

150

0,01

0,06

4

200

0,07

0,10

0,36

5

250

0,14

0,34

0,57

6

300

0,56

0,68

0,85

7

350

0,64

0,94

1,24

8

400

1,56

1,97

2,32

9

450

2,23

2,68

3,67

10

500

3,98

4,57

5,12

11

550

5,78

6,25

7,01

6,67

7,13

8,05

650

7,86

8,34

8,91

700

8,23

8,67

9,04

750

8,85

9,12

9,38

800

8,86

9,23

9,43

850

8,94

9,28

9,48

18

900

9,34

9,32

9,59

19

950

9,56

9,48

9,73

20

1000

9,83

9,64

9,78

21

1050

9,83

9,83

9,83

Dung lƣ ng hấp phụ trên cột (mg)

5,17

4,94

4,58

Dung lƣ ng hấp phụ (mg/g)

10,34

9,88

9,16

N Ơ

H N

U Y 0,23 Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

.Q

0,18

ẠO Đ G N

H Ư

TR ẦN B

0,00

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ÀN

TO

17

sau mỗi lần cho 50mL qua cột

A Ó Í-L

ÁN

16

H

14 15

Nồng độ chất hấp phụ xác định đƣ c

600

13

Đ

V2 = 2,0

Số lần cho

12

IỄ N D

V1 = 1,5

10 00

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Tốc độ dòng (mL/phút)

59

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

30

H

V1

.Q

5

U Y

V3

N

V2

10

0 400

600

-5

800

n khả năng hấp phụ amoni

10 00

B

12

dòng

TR ẦN

Hình 3.28: Ảnh hưởng của t

H Ư

N

G

Đ

V (mL)

1000

H

Ó

A

8

V2

-L

4

V1

Í-

6

V3

ÁN

Nồng độ Mn(II) thoát ra

10

TO

2

0

200

400

-2

600

800

1000

1200

V (mL)

D

IỄ N

Đ

ÀN

0

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

200

ẠO

0

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

15

Ơ

N

20

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Nồng độ amoni thoát ra

25

Hình 3.29: Ảnh hưởng của t

dòng

n khả năng hấp phụ Mn(II)

60

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

* Nhận xét: Đối với ion amoni: Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi tốc độ dòng càng lớn thì dung lượng hấp phụ amoni càng giảm. Điều này được giải thích như sau:

H

Ơ

hấp phụ càng lớn nên dung lượng hấp phụ càng tăng và ngược lại. Với tốc độ dòng

N

khi tốc độ dòng càng nhỏ thì thời gian tiếp xúc giữa dung dịch nghiên cứu và chất

U Y

.Q

Đối với Mn(II): Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi tốc độ dòng càng lớn thì

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

ẠO

2,5 mL/phút thì dung lượng hấp phụ trên cột lần lượt là: 10,34 mg/g; 9,88 mg/g;

G

9,16 mg/g.

H Ư

N

3.8. Xử lý mẫu nƣớc ngầm chứa Mn(II)

3.8.1. Xử lý mẫu nƣớc ngầm chứa Mn(II) theo phƣơng pháp hấp phụ tĩnh

TR ẦN

Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.15

Bảng 3.15: Kết quả xử lí mẫu nƣớc ngầm chứa Mn(II) theo phƣơng pháp tĩnh

B

Ccb1

C (mg/L)

Mn(II)

13,59

H1%

10 00

Ion

(mg/L) 4,61

66,08%

Ccb2 (mg/L) 0,43

H2%

90,67%

Í-

H

Ó

A

0

-L

*Nhận xét: Kết quả thực nghiệm cho thấy, AGK có khả năng tách loại ion

ÁN

Mn(II) khỏi mẫu nước ngầm tương đối tốt. Mẫu nước ngầm chứa ion Mn(II) với nồng độ là 13,59 mg/L, sau khi hấp phụ lần hai nồng độ ion Mn(II) đã đạt tiêu chu n cho

ÀN

phép đối với nước thải đổ vào các khu vực lấy nước cung cấp cho sinh hoạt theo

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

dung lượng hấp phụ Mn(II) càng giảm. Với tốc độ dòng là 1,5mL/phút; 2,0 mL/phút;

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

mg/g; 21,24 mg/g; 19,76 mg/g.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

là 1,5 mL/phút; 2,0 mL/phút; 2,5 mL/phút thì dung lượng hấp phụ lần lượt là: 22,24

D

IỄ N

Đ

QCVN24: 2009/BTNMT. 3.8.2. Xử lý mẫu nƣớc ngầm chứa Mn(II) theo phƣơng pháp hấp phụ động Kết quả nghiên cứu hấp phụ động của AGK đối với mẫu nước ngầm chứa ion

Mn(II) được chỉ ra trong bảng 3.16 và hình 3.30.

61

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

C0 (mg/L)

13,59

Tốc độ dòng (mL/phút)

V = 1,5

V (mL) dung dịch qua

0,02

2

100

3

150

4

200

5

250

6

0,15 0,32 0,94

300

1,34

350

1,72

400

2,56

450

4,37

500

5,47

550

7,64

12

600

10,95

13

650

12,23

14

700

13,12

15

750

13,24

16

800

13,59

B

7

10 00

8

H

Í-

10

Ó

A

9

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

11

Dung lƣ ng hấp phụ trên cột (mg)

8,00

Dung lƣ ng hấp phụ (mg/g)

16,00

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H Ư

N

G

Đ

ẠO

0,08

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

50

TP

.Q

U Y

50mL qua cột

1

TR ẦN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

N

cột tính từ lần 1

chứa Mn(II) qua cột

D

đƣ c sau mỗi lần cho

H

dịch mẫu nƣớc ngầm

http://daykemquynhon.ucoz.com

Nồng độ Mn(II) xác định

Ơ

Số lần cho 50mL dung

N

Bảng 3.16: Kết quả xử lí mẫu nƣớc ngầm chứa Mn(II) theo phƣơng pháp động

62

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Ơ

N

12

.Q

4

200

400

600

800

ẠO

0

Đ

V (mL)

1000

ng

N

G

Hình 3.30: K t quả xử lí mẫu nư c ngầm chứ Mn(II) theo phương ph p

H Ư

*Nhận xét: Mẫu nước ngầm có nồng độ Mn(II) là 13,59 mg/L, điều chỉnh đến

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

lượng hấp phụ là: 16,00 mg.

TR ẦN

giá trị pH = 5,0; khối lượng AGK là 0,5g, với tốc độ dòng là 1,5mL/phút thì dung

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

0

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

H

8

TP

Nồng độ Mn(II) thoát ra

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

16

63

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

KẾT LUẬN Dựa vào kết quả thực nghiệm, chúng tôi rút ra một số kết luận như sau: 1. Đã bước đầu chế tạo thành công vật liệu hấp phụ graphite hoạt hóa KOH.

Ơ

N

2. Đã xác định được đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý, cấu trúc của AGK qua

N

H

ảnh hiển vi điện tử quét SEM, giản đồ nhiễu xạ tia X, phổ Raman, phổ hồng ngoại.

.Q

bề mặt. Trong AGK các liên kết trong mạng tinh thể graphite đã bị phá vỡ, làm cho

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

hoặc phản ứng tạo ra các các nhóm chức khác nhau như C-O, C-OH, C=C…. Chính

G

những điều này đã làm thay đổi đáng kể diện tích bề mặt, tăng hiệu suất hấp phụ

H Ư

N

của AGK.

3. Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của AGK đối

TR ẦN

với các ion amoni, Mn(II ) bằng phương pháp hấp phụ tĩnh, kết quả thu được như sau: - Thời gian đạt cân bằng hấp phụ với ion amoni, Mn(II) là 150 phút.

10 00

B

- pH hấp phụ tốt nhất là 8 đối với ion amoni, pH hấp phụ tốt nhất là 5 đối với Mn(II).

- Khối lượng AGK cần thiết cho sự hấp phụ ion amoni tốt nhất là 0,05g,

A

Mn(II) tốt nhất là 0,08g.

H

Ó

- Khi tăng nồng độ ion amoni, Mn(II) trong khoảng nồng độ khảo sát thì

Í-

hiệu suất hấp phụ giảm, dung lượng hấp phụ tăng

-L

4. Mô tả quá trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đã xác

ÁN

định được dung lượng hấp phụ cực đại của AGK đối với ion amoni là 87,72 mg/g, Mn(II) là 23,74 mg/g

ÀN

5. Mô tả quá trình hấp phụ theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich đã xác

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

các liên kết C=C/sp2 trong mạng tinh thể đã bị suy thoái và trở thành liên kết C-C/sp3

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

graphite chưa hoạt hóa. Cụ thể là đã có sự phát triển lố xốp, tạo nên các khoảng trống

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

Kết quả cho thấy AGK chế tạo được có hình thái học bề mặt thay đổi đáng kể so với

D

IỄ N

Đ

định các hằng số Freundlich đối với ion amoni là n = 2,20; k = 10,53; đối với ion Mn(II) là n = 2,04; k = 1,98.

6. Quá trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK tuân theo mô hình động học hấp phụ biểu kiến bậc 2 của Lagergren. Quá trình hấp phụ ion amoni, Mn(II) của AGK là quá trình hấp phụ vật lý (Ea< 25 kJ/mol).

64

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

7. Đã khảo sát khả năng hấp phụ ion amoni, Mn(II) theo phương pháp hấp phụ động. Khi tốc độ dòng càng nhỏ thì dung lượng hấp phụ các chất càng cao và ngược lại.

8. Dùng VLHP chế tạo được xử lý mẫu nước ngầm chứa Mn(II) tại xã Hà

H

Ơ

nồng độ Mn(II), đã đạt tiêu chu n cho phép đối với nước cung cấp cho sinh hoạt

N

Thượng - huyện Đại Từ - Tỉnh Thái Nguyên. Kết quả cho thấy, khi hấp phụ lần hai

U Y

Như vậy vật liệu graphite hoạt hóa bằng KOH có khả năng hấp phụ các ion

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

cứu ứng dụng vật liệu này trong việc xử lý nước ngầm bị ô nhiễm.

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

amoni, Mn(II) cho kết quả tốt. Các kết quả thu được cho thấy có thể triển khai nghiên

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

theo QCVN24: 2009/BTNMT.

65

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Trần Việt Anh (2012), "Khảo sát khả năng hấp phụ amoni của vật liệu đá ong

Ơ

N

biến tính", Luận văn thạc sĩ, Đại học Dân lập Hải Phòng.

U Y

thải'', Nxb Thống Kê, Hà Nội.

.Q

4. Quang Duy (2003), "Phía nam thành phố Hà Nội 100

nước bị nhiễm amoni",

G

Đ

Báo người lao động, số 162.

ẠO

môi trường", Tạp chí Khoa học, số 03, tr. 286-289.

H Ư

N

5. Nguyễn Thùy Dương (2008), ''Nghiên cứu hấp phụ một số ion kim loại nặng trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc và thăm dò xử lí môi trường'', Luận văn

TR ẦN

thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm , Đại học Thái Nguyên.

6. Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan, Võ Quang Mai (2011), “Chế tạo vật liệu

10 00

học, tập 49 (số 3A), tr. 6-11.

B

cát thạch anh phủ nano oxit β-MnO2 và γ-Fe2O3 để hấp phụ asen”, Tạp chí Hóa Fadeev G.N (1998), Hóa học và màu sắc, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.

8.

Trần Sĩ Trọng Khanh (2016)," Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng lên

Ó

A

7.

H

cấu trúc nano của graphite nhiệt phân (PG) tổng hợp bằng phương pháp CVD",

-L

Í-

Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Công nghệ, Đại học quốc gia Hà Nội.

9. Phạm Thị Ngọc Lan (2016), "Nghiên cứu biến tính than hoạt tính chế tạo từ các

ÁN

phế ph m nông nghiệp làm vật liệu hấp phụ xử lý Amoni trong nước", Tạp chí

TO

Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, số 52, tr. 129.

D

IỄ N

Đ

ÀN

10. Vũ Tuấn Long (2011),''Nghiên cứu biến tính một số vật liệu hấp phụ có nguồn

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

liệu hấp phụ trên cơ sở than hoạt tính và nano titan dioxit ứng dụng trong xử lí

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

3. Trần Hồng Côn, Nguyễn Thị Thủy, Nguyễn Trọng Uyển (2011), "Nghiên cứu vật

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

2. Lê Văn Cát (2002), ''Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lí nước và nước

gốc tự nhiên xử lí amoni trong nước'',Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại học khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

11. Dương Thị Mây (2016), '' Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cr(V ,

e( ,

Mn(II) của quặng sắt biến tính '', Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm , Đại học Thái Nguyên.

66 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

12. Trịnh Văn Tuyên, Phạm Thị Thúy, Bùi Thị Lan Anh (2016), ''Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ từ xơ dừa để xử lý Amoni trong nước thải bệnh viện'' Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học khoa học tự nhiên, đại học quốc gia Hà Nội.

N

13. Ngô Thị Mai Việt (2015), “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(II) của

H

Ơ

vật liệu chế tạo từ sắt(III) nitrat, natri siliccat và photphat”, Tạp chí phân tích

.Q

14. Abdessalem Omri and Mourad Benzina (2012), "Removal of manganese

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

G

Journal, 51 (4), pp. 343-350.

H Ư

N

15. Abideen Idowu Adeogun (2013), "Comparative biosorption of Mn (II) and Pb (II) ions on raw and oxalic acid modified maize husk: kinetic, thermodynamic

TR ẦN

and isothermal studies", Applied Water Science, 3(1), pp. 167-179.

16. AG Pandolfo, AF Hollenkamp (2006), "Carbon properties and their role in

B

supercapacitors", Journal of power sources, 157 (1), pp. 11-27.

10 00

17. A Greenville Whittater(1978), "The controversial carbon solid–liquid–vapour triple point", Nature, 276 (5689), pp. 695-696.

Ó

A

18. AI Savvatimskiy (2005), "Measurements of the melting point of graphite

Í-

H

and the properties of liquid carbon (a review for 1963–2003)", Carbon, 43

-L

(6), pp. 1115-1142.

ÁN

19. Ali Kara, Emel Demirbel (2012), "Kinetic, isotherm and thermodynamic analysis

TO

on adsorption of Cr (VI) ions from aqueous solutions by synthesis and characterization of magnetic-poly (divinylbenzene-vinylimidazole) microbeads",

Đ IỄ N D

Đ

a new precursor: Ziziphus spina-christi seeds", Alexandria Engineering

Water, Air, & Soil Pollution, 223(5), pp. 2387-2403.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

(II) ions from aqueous solutions by adsorption on activated carbon derived

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Tiếng Anh

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Hóa, Lý và Sinh học, tập 20, tr. 269-276.

20. Andrew L Dicks (2006), "The role of carbon in fuel cells", Journal of power sources, 156 (2), pp. 128-141.

21. Chung-Kung Lee, Lai-Hui Lai, Shin-Shou Liu (2014), "Application of titanate nanotubes for ammonium adsorptive removal from aqueous solutions", Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 45 (6), pp. 2950-2956.

67 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

22. EPA (2002),''Health risks from microbial growth and biofilms in drinking water distribution systems'', EPA Office of Ground Water and Drinking Water.

23. Farhad Mazloomi, Mohsen Jalali (2016), "Ammonium removal from aqueous solutions

N

by natural Iranian zeolite in the presence of organic acids, cations and anions", Journal

Ơ

of Environmental Chemical Engineering, 4 (1), pp. 240-249.

N

H

24. H Faghihian, M Ghannadi Maragheh, A Malekpour (2002), "Adsorption of

.Q

25. Hui Yuan, Long-Yue Meng, Soo-Jin Park (2016), "KOH-activated graphite

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

26. Karim Zare, Hamidreza Sadegh, Ramin Shahryari-ghoshekandi (2016), "Equilibrium

G

Đ

and kinetic study of ammonium ion adsorption by Fe3O4 nanoparticles from aqueous

N

solutions", Journal of Molecular Liquids, 213, pp. 345-350.

H Ư

27. Mansooreh Soleimani and Tahereh Kaghazchi (2008), "Adsorption of gold ions from

TR ẦN

industrial wastewater using activated carbon derived from hard shell of apricot stones– An agricultural waste", Bioresource Technology, 99 (13), pp. 5374-5383.

10 00

Carbon, 38 (2), pp. 183-197.

B

28. M Endo (2000), "Recent development of carbon materials for Li ion batteries", 29. Ping Ge, Fenfting Li (2011), "Kinetics and thermodynamics of heavy metal Cu (II)

A

adsorption on mesoporous silicates", Pol. J. Environ. Stud. 20, pp. 339-344.

H

Ó

30. Qian Cheng, Noriyuki Tamura, Mika Horie (2013),'' Activation of Graphite for

Í-

Low Cost and Fast Chargeable Lithium Ion Batteries'', Meeting Abstracts, The

-L

Electrochemical Society, Issue1, 1, pp. 1124-1124.

ÁN

31. Ramasamy Boopathy (2013), "Adsorption of ammonium ion by coconut shellactivated carbon from aqueous solution: kinetic, isotherm, and thermodynamic

ÀN

studies", Environmental Science and Pollution Research, 20 (1), pp. 533-542.

D

IỄ N

Đ

32. Reza Darvishi Cheshmeh Soltani (2015), "Application of a compound containing

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

nanofibers as CO2 adsorbents", Cacbon letters, 19 (1), pp. 99-103.

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

chemistry, 254 (3), pp. 545-550.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

radioactive iodide by natural zeolites", Journal of radioanalytical and nuclear

silica for removing ammonium in aqueous media", Environmental Progress & Sustainable Energy, 34 (1), pp. 105-111.

33. R Menhaje-Bena and (2004), "Evaluation of iron modified zeolites for removal of arsenic from drinking water", Studies in Surface Science and Catalysis, 154, pp. 1892-1899.

68 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

34.

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

R.Rahmani, A.H. Mahvi, A.R.Mesdaghinia and S.Nasseri (2004) Investigation of ammonia removal from polluted waters by Clinoptilolite zeolite "International Journal of Environmental Science & Technology " No.2 (1), pp. 125-133.

N

35. Seul-Yi Lee, Byung-Ju Kim, Soo-Jin Park (2013), "Influence of KOH-activated

H

Ơ

graphite nanofibers on the electrochemical behavior of Pt–Ru nanoparticle

U Y

36. Xiaoge Chen, S Jeyaseelan and N Graham (2002), "Physical and chemical

.Q

TP

management, 22 (7), pp. 755-760.

ẠO

37. Y. A. Kim Dante Zakhidov, R Sugamata, T. Yasue, T. Hayashi (2013),

Đ

Edge-EnrichedGraphitic Anodes by KOH Activation For Higher Rate Capability

N

G

Lithium Ion Batteries, http://nanojapan.rice.edu, ngày 10/2/2017.

H Ư

38. Yuh-Shan Ho, G McKay (1998), "Adsorption of dye from aqueous solution by

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

peat", Chemical Engineering Journal, 70(2), pp. 115-124.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

properties study of the activated carbon made from sewage sludge", Waste

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

catalysts for fuel cells", Journal of Solid State Chemistry, (199), pp. 258-263.

69 Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

https://www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ Đỗ Trà Hương, Nguyễn Thị Thùy Dung, Đặng Văn Thành (2017), "Nghiên cứu hấp phụ ion amoni sử dụng vật liệu graphite hoạt hóa KOH", Tạp chí phân tích Hóa, Lý

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

và Sinh học, tập 22, tr.99-104.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial