Nghiên cứu sự hấp phụ Cu(II) lên vật liệu zeolit-MCM-41 với nguồn silic từ tro trấu

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

CTAB

Cetyltrimetylamoni bromua

DLHP

Dung lượng hấp phụ

ĐHCT

Định hướng cấu trúc

IUPAC

Hiệp hội hóa học cơ bản và ứng dụng quốc tế

KLK

Kim loại kiềm

KLKT

Kim loại kiềm thổ

MQTB

Mao quản trung bình

M41S

Họ vật liệu MQTB bao gồm MCM-41, MCM-

Ơ H N Y

MCM-41Y

Vật liệu MQTB biến tính zeolit

14N-NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân sử dụng đồng vị

10 00

B

14N

Vật liệu hấp phụ

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

VLHP

Tài liệu tham khảo

A

TLTK

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Họ vật liệu MQTB có cấu trúc lục lăng

TR ẦN

MCM-41

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

U

.Q TP Đ ẠO

G

H Ư

48, MCM-50

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

AAS

N

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

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

IỄ N

D

ÀN

Đ

http://daykemquynhon.ucoz.com

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

A

Ó

-H B

10 00 TR ẦN G

N

H Ư

Đ ẠO

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Ý

-L

TP

Y

U

.Q

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

ÁN

TO

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

N

Ơ

H

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

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

IỄ N

D

ÀN

Đ

http://daykemquynhon.ucoz.com

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

A

Ó

-H B

10 00 TR ẦN G

N

H Ư

Đ ẠO

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Ý

-L

TP

Y

U

.Q

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

ÁN

TO

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

N

Ơ

H

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC BIỂU BẢNG

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

MỞ ĐẦU

Ơ

nhanh hàm lượng kim loại nặng (Hg, As, Cu, Pb, …) trong các nguồn nước

N

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các khu công nghiệp là sự tăng

H

thải đã làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái.

Y

N

Vấn đề loại bỏ các kim loại nặng từ nước thải và nước thải công nghiệp đã trở

phương pháp trao đổi ion, …), phương pháp sinh học, phương pháp hóa học…

G

Trong đó phương pháp hấp phụ - sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ các

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

nguồn nguyên liệu tự nhiên như vỏ trấu, bã mía, lõi ngô, vỏ đậu, bả đậu, … để

TR ẦN

tách loại và thu hồi các kim loại nặng từ dung dịch nước đã được một số tác giả trên thế giới và trong nước nghiên cứu.

Phương pháp sử dụng vật liệu hấp phụ sinh học có nhiều ưu việt so với

10 00

B

các phương pháp khác là có thể tách loại được đồng thời nhiều kim loại trong dung dịch, có khả năng tái sử dụng vật liệu hấp phụ và thu hồi kim loại. Mặt

Ó

A

khác, phương pháp này sử dụng nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, đặc biệt nước ta

-H

là một nước nông nghiệp có nguồn phế thải nông nghiệp dồi dào thuận lợi cho

Ý

việc phát triển phương pháp này.

-L

Đồng là nguyên tố rất cần thiết cho hoạt động phát triển nhưng đồng thời

ÁN

cũng là một chất rất độc hại đối với cơ thể người và các sinh vật khác, vì vậy

IỄ N

Đ

ÀN

TO

việc nghiên cứu giải pháp xử lý đồng là rất cần thiết.

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

TP

Đ ẠO

ra khỏi môi trường nước như: phương pháp hóa lý (phương pháp hấp phụ,

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

Có nhiều phương pháp được áp dụng để nhằm tách các ion kim loại nặng

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

D

U

thành vấn đề quan trọng để duy trì chất lượng nước.

MCM-41 là một loại vật liệu mao quản trung bình được tổng hợp thành

công vào những năm 1990s. Nhờ có ưu điểm là diện tích bề mặt lớn, hệ mao quản đồng đều và trật tự cao nên MCM-41 được kỳ vọng như là một chất mang lý tưởng trong lĩnh vực xúc tác và hấp phụ. Đặc biệt, việc tổng hợp thành công vật liệu MCM-41 với nguồn silic đi từ tro trấu trong những năm gần đây càng mở ra triển vọng lớn cho việc ứng dụng của vật liệu này. Đồng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

thời việc biến tính MCM-41 bằng zeolit nhằm nâng cao khả năng hấp phụ của MCM-41 cũng được quan tâm.

Cu(II) lên vật liệu zeolit-MCM-41 với nguồn silic từ tro trấu” cho khóa

H

Ơ

luận của mình với mong muốn đánh giá được khả năng hấp phụ của vật liệu

N

Xuất phát từ thực tế đó, tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu sự hấp phụ

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

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

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

.Q

U

Y

N

này đối với đồng và tiềm năng tái sử dụng lại loại vật liệu này.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Vật liệu mao quản trung bình (MQTB)

Ơ

N

1.1.1. Giới thiệu vật liệu mao quản trung bình

N

H

Vật liệu có cấu trúc mao quản là vật liệu mà trong lòng nó có một hệ

Y

thống lỗ xốp (pore) với kích thước từ vài đến vài chục nanomet và rất phát

Theo phân loại của IUPAC, dựa trên kích thước mao quản, vật liệu mao

N

G

quản có các dạng như sau:

H Ư

- Vật liệu vi mao quản (micropore) có đường kính mao quản nhỏ hơn 2

TR ẦN

nm.

- Vật liệu mao quản trung bình (mesopore) có đường kính mao quản từ 2

B

đến 50 nm.

50 nm.

2 nm < d ≤ 50 nm

d > 50 nm

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

d ≤ 2 nm

10 00

- Vật liệu mao quản lớn (macropore) có đường kính mao quản lớn hơn

Vi mao quản (Micropore)

Mao quản trung bình

Mao quản lớn

(Mesopore)

(Macropore)

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

Đ ẠO

trình tổng hợp vật liệu.

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

TP

sắp xếp các mao quản có trật tự hay không tùy thuộc vào phương pháp và quá

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

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

.Q

U

triển. Các lỗ xốp này có thể có dạng lồng (cage) hoặc các ống hình trụ. Việc

Hình 1.1. Phân loại vật liệu mao quản của IUPAC Quá trình phát hiện, nghiên cứu tổng hợp và sử dụng các vật liệu mao

quản có lịch sử lâu đời. Đầu tiên người ta phát hiện một số khoáng nhôm silicat tự nhiên có cấu trúc trật tự với một hệ thống vi mao quản phát triển và chúng đã được ứng dụng trong xúc tác và hấp phụ. Sau đó, các nhà khoa học đã tổng hợp được những vật liệu vi mao quản có cấu trúc như mong muốn

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

bằng việc sử dụng các hợp chất hữu cơ như những chất điều khiển cấu trúc được gọi là các chất định hướng cấu trúc. Vào những năm của thập niên 60 nhiều nhà khoa học. Cũng chính thời gian này, rất nhiều vật liệu zeolit đã

H

Ơ

được thương mại hóa vì chúng đã đóng góp một vai trò quan trọng trong công

N

70 của thế kỉ trước, tổng hợp vật liệu vi mao quản zeolit thu hút sự chú ý của

Y

N

nghiệp hóa chất. Tuy vậy, zeolit cũng thể hiện những nhược điểm của nó là

Đ ẠO

Đến năm 1992, các nhà nghiên cứu của hãng Mobil Oil đã tổng hợp thành công một họ vật liệu mới có kích thước mao quản từ 2 đến 20 nm bằng

G

việc sử dụng chất hoạt động bề mặt như những chất tạo cấu trúc. Đây là

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

những vật liệu silicat có cấu trúc trật tự, được gọi là vật liệu rây phân tử mao quản trung bình (MQTB). Với đường kính mao quản đồng đều, kích thước

TR ẦN

mao quản trung bình (dao động trong khoảng 20 đến 100 Å), rộng hơn kích thước mao quản của zeolit từ 3 đến 4 lần và diện tích bề mặt riêng vô cùng lớn

10 00

B

(500 - 1000 m2/g), vật liệu MQTB đã mở ra một hướng phát triển to lớn trong zeolit trước đó.

A

lĩnh vực xúc tác và hấp phụ, khắc phục được những nhược điểm của vật liệu

-H

Ó

Tùy theo điều kiện tổng hợp như: bản chất của chất hoạt động bề mặt,

Ý

bản chất của chất phản ứng, nhiệt độ tổng hợp, giá trị pH mà kích thước và

-L

cấu trúc mao quản khác nhau được hình thành như cấu trúc lục lăng (MCM-

ÁN

41), cấu trúc lập phương (MCM-48), cấu trúc lớp (MCM-50). Vật liệu MCM-

TO

41 ra đời được xem là bước đột phá lớn trong lĩnh vực xúc tác dị thể. Loại vật

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

TP

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

những phần tử có kích thước lớn (cồng kềnh).

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

đường kính mao quản bé (d < 20 Å) không thích hợp cho sự chuyển hóa

D

IỄ N

Đ

ÀN

liệu này có cấu trúc mao quản đồng đều, kích thước mao quản rộng (> 2 nm) với độ trật tự cao và diện tích bề mặt riêng lớn (lên đến 1000 m2/g). Các ưu thế đó cho phép vật liệu MCM-41 tham gia vào quá trình chuyển hóa các phân tử dầu nặng, các sản phẩm từ các hợp chất thiên nhiên, xử lý các phân tử gây ô nhiễm có kích thước lớn [1].

1.1.2. Phân loại vật liệu mao quản trung bình 1.1.2.1. Phân loa ̣i theo cấ u trúc

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

* Cấ u trúc lu ̣c lăng (hexagonal): MCM-41, SBA-15,… * Cấ u trúc lâ ̣p phương (cubic): MCM-48, SBA-16,…. * Cấ u trúc lớp (laminar): MCM-50,…

c. Lớp

G

Hình 1.2. Các dạng cấ u trúc vật liê ̣u MQTB

N H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

1.1.2.2. Phân loa ̣i theo thành phầ n MCM-41, MCM-48, SBA-15,….

TR ẦN

* Vâ ̣t liê ̣u MQTB chứa silic: MCM-41, Al-MCM-41, Ti-MCM-41, Fe* Vâ ̣t liê ̣u MQTB không chứa silic : ZrO2, TiO2, Fe2O3,... [1].

10 00

B

1.1.3. Ứng dụng của vật liệu mao quản trung bình Vật liệu mao quản có bề mặt riêng vô cùng lớn dẫn đến hoạt tính xúc tác

A

cao. Với cấu trúc lỗ xốp được xác định và kích thước mao quản rộng, vật liệu

-H

Ó

MQTB được áp dụng cho các quá trình chuyển hoá phân tử kích thước lớn

Ý

thường gặp trong tổng hợp hữu cơ mà các vật liệu cấu trúc mao quản nhỏ như

-L

zeolit tỏ ra không phù hợp. Do đó, nó sẽ mở ra khả năng mới cho nhiều phản

ÁN

ứng xúc tác dị thể. Các vật liệu mao quản được ứng dụng trong quá trình xử lý

TO

hiđro hóa, ankyl hóa, polime hóa, oxi hóa, hiđroxi hóa và các ứng dụng mới

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

b. Lâ ̣p phương

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

a. Lu ̣c lăng

Đ ẠO

TP

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

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

* Cấ u trúc không trâ ̣t tự (disordered): KIT-1, L3,…[1].

D

IỄ N

Đ

ÀN

hơn như bẻ gãy mạch polietilen thành hiđrocacbon, ...

Nhờ có bề mặt riêng lớn, có khả năng tạo nhóm chức bề mặt khác nhau,

các vật liệu MQTB còn là chất mang cho nhiều loại xúc tác.

Ngoài ra vật liệu MQTB còn được dùng làm chất hấp phụ quan trọng cho xử lý môi trường. Ví dụ xử lý nước thải của phẩm nhuộm,...

Dựa trên vật liệu MQTB, các nhà nghiên cứu cũng phát triển các loại thiết bị có thể giải phóng thuốc trong phản ứng khi có các kích thích bên

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

ngoài, chẳng hạn như độ pH, nhiệt độ, bức xạ ánh sáng và thuốc thử oxi hóa khử,… qua đó phát triển tiềm năng ứng dụng trong hệ thuốc sinh hóa theo

Nhờ có diện tích bề mặt và thể tích mao quản lớn mà vật liệu MQTB

H

Ơ

được sử dụng trong các thiết bị lưu trữ năng lượng, ví dụ lưu trữ hiđro. Vật

N

mục tiêu và sự kiểm soát.

Năm 1992, các nhà nghiên cứu của công ty dầu mỏ Mobil lần đầu tiên

G

đã sử dụng chất tạo cấu trúc tinh thể lỏng để tổng hợp một họ rây phân tử mới

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

mao quản trung bình M41S (đại diện là MCM-41, MCM-48 và MCM-50).

MCM-41 là một trong những loại vật liệu mao quản trung bình được nghiên

TR ẦN

cứu nhiều nhất. MCM-41 có hệ mao quản đồng đều với kích thước mao quản cỡ 2 - 50 nm, hình lục lăng, một chiều, sắp xếp sít nhau tạo nên cấu trúc tổ

10 00

B

ong. Nhóm không gian của MCM-41 là P6mm (hình 1.3). Sự phân bố kích thước mao quản rất hẹp chỉ ra trật tự cao của cấu trúc. MCM-41 có diện tích

Ó

A

bề mặt riêng lớn đến khoảng 1000 - 1200 m2/g [1].

Nguồn silica Bề mặt

Ngưng tụ của nguồn silica

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Tự lắp ráp của bề mặt

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

Đ ẠO

1.2.1. Đặc điểm cấu trúc MCM-41

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

1.2. Vật liệu mao quản trung bình MCM-41

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

U

.Q

dụng trong các ngành công nghiệp điện tử như mạch tích hợp [4].

Y

N

liệu MQTB có các lỗ xốp lớn dẫn đến hằng số điện môi thấp nên có thể sử

D

IỄ N

Đ

Loại bỏ các bề mặt

Hình 1.3. Mô hình mao quản sắp xếp theo dạng lục lăng 1.2.2. Tổng hợp và cơ chế hình thành vật liệu MQTB MCM-41 1.2.2.1. Chất định hướng cấu trúc

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

Templat hay chất ĐHCT là tác nhân định hình mạng lưới cấu trúc trong quá trình hình thành vật liệu. Sự có mặt templat trong gel góp phần làm ổn Walls. Tác nhân này sẽ định hình cấu trúc vật liệu thông qua sự định hình của

H

Ơ

chúng. Để tổng hợp vật liệu MQTB MCM-41, người ta sử dụng chất ĐHCT là

N

định mạng lưới nhờ tương tác hiđro, tương tác tĩnh điện, tương tác Van der

Y

N

CTAB [1].

Đ ẠO

loại vật liệu MQTB. Các cơ chế này đều có một đặc điểm chung là có sự tương tác của các chất ĐHCT với các tiền chất vô cơ trong dung dịch. Để tổng

G

hợp vật liệu MQTB cần có ít nhất 3 hợp phần:

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

+ Chất ĐHCT đóng vai trò làm tác nhân ĐHCT vật liệu. + Nguồn vô cơ như silic nhằm hình thành nên mạng lưới mao quản.

TR ẦN

+ Dung môi (nước, bazơ,…) đóng vai trò chất xúc tác trong quá trình kết

10 00

B

tinh.

Dung môi

-H

Ó

A

Chất ĐHCT + Tiền chất silicat

Ý

Hình 1.4. Sơ đồ tổng quát hình thành vật liệu MQTB

-L

a) Cơ chế định hướng theo cấu trúc tinh thể lỏng (Liquid Crystal

ÁN

Templating)

TO

Cơ chế này được các nhà nghiên cứu của hãng Mobil đề nghị để giải

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

TP

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

Có rất nhiều cơ chế đã được đưa ra để giải thích quá trình hình thành các

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

1.2.2.2. Cơ chế hình thành vật liệu MQTB

D

IỄ N

Đ

ÀN

thích sự hình thành vật liệu M41S.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

Hình 1.5. Cơ chế định hướng theo cấu trúc tinh thể lỏng Theo cơ chế này, trong dung dịch, các chất ĐHCT tự sắp xếp thành pha tử chất ĐHCT và đuôi là phần kị nước hướng vào trong.

H

Ơ

Các mixen ống này đóng vai trò làm tác nhân tạo cấu trúc và sắp xếp

N

tinh thể lỏng có dạng mixen ống, thành ống là các đầu ưa nước của các phân

Y

N

thành cấu trúc tinh thể lỏng dạng lục lăng.

polyme hóa ngưng tụ silicat tạo nên tường vô định hình của vật liệu oxit silic

G

MQTB.

N

b) Cơ chế sắp xếp silicat ống (Silicate rod Assembly)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

David và các cộng sự đã dựa trên phổ

14N-NMR

nhận thấy rằng trong

TR ẦN

quá trình tổng hợp MCM-41, pha tinh thể lỏng dạng lục lăng của chất ĐHCT không hình thành trước khi thêm silicat. Họ giả thiết rằng có sự hình thành 2

10 00

B

hoặc 3 lớp mỏng silicat trên một mixen ống chất ĐHCT riêng biệt, các ống này ban đầu sắp xếp hỗn loạn, sau đó mới hình thành cấu trúc lục lăng. Quá

Ó

A

trình gia nhiệt và làm già dẫn đến quá trình ngưng tụ của silicat tạo thành hợp

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

chất MQTB MCM-41.

IỄ N D

Đ ẠO

tác hiđro và hình thành nên lớp màng silicat xung quanh mixen ống, quá trình

Hình 1.6. Cơ chế sắp xếp silicat ống

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

TP

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

với đầu phân cực của chất ĐHCT thông qua tương tác tĩnh điện hoặc tương

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

Sau khi thêm nguồn silic vào dung dịch, các phần tử chứa silic tương tác

c) Cơ chế lớp silicat gấp (Silicate Layer puckering) Theo Steel và các cộng sự, các ion chứa silic hình thành trên các lớp và

các mixen ống của chất ĐHCT. Quá trình làm già hỗn hợp làm cho các lớp này gấp lại, đồng thời sự ngưng tụ silicat xảy ra hình thành nên cấu trúc MQTB. d) Cơ chế phù hợp mật độ điện tích (Charge Disnity Matching)

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

Một giả thiết khác của Stucky và các cộng sự cho rằng pha ban đầu của hỗn hợp tổng hợp các cấu trúc lớp mỏng được hình thành từ sự tương tác giữa để cân bằng mật độ điện tích với nhóm chức của chất ĐHCT thì cấu trúc

e) Cơ chế phối hợp tạo cấu trúc (Cooperative Templating)

TR ẦN

Cơ chế này được Huo và các cộng sự đề nghị.

Trong một số trường hợp, nồng độ chất ĐHCT có thể thấp hơn nồng độ

10 00

B

cần thiết để tạo ra cấu trúc tinh thể lỏng hay thậm chí là dạng mixen.

Theo cơ chế này, trước khi thêm nguồn silic vào, các phân tử ĐHCT

A

nằm ở trạng thái cân bằng động giữa mixen ống, mixen cầu và các phân tử

-H

Ó

chất ĐHCT riêng rẽ.

Ý

Khi thêm nguồn silic vào, các dạng silicat đa điện tích thay thế các ion

-L

đối của các chất ĐHCT, tạo thành các cặp ion hữu cơ – vô cơ. Chúng tự sắp

ÁN

xếp tạo thành pha silic.

TO

Bản chất của các pha trung gian này được khống chế bởi các tương tác

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

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Hình 1.7. Cơ chế phù hợp mật độ điện tích

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

G

Đ ẠO

TP

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

.Q

U

Y

N

H

Ơ

MQTB lớp mỏng chuyển thành cấu trúc MQTB lục lăng.

N

ion silicat và các cation của chất ĐHCT. Khi các phân tử silicat bị uốn cong

D

IỄ N

Đ

ÀN

đa phối trí [1, 4].

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

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

B

Vật liệu MCM-41 được tác giả [8] tổng hợp theo phương pháp thủy số tính chất như:

-H

vô định hình.

Ó

A

- Cấu trúc lục lăng trật tự cao, tường mao quản vật liệu tổng hợp ở dạng

-L

Ý

- Khả năng hấp phụ Cu(II) tương đối tốt với DLHP cân bằng là 79,2

ÁN

mg/g trong điều kiện: nồng độ Cu(II) là 365 mg/L, thể tích Cu(II) là 50 ml,

TO

khối lượng MCM-41 là 50 mg, khuấy từ ở nhiệt độ 30 0C trong 300 phút.

Đ

ÀN

1.2.3. Ứng dụng của vật liệu MQTB MCM-41

IỄ N D

10 00

nhiệt đi từ tro trấu. Kết quả đặc trưng của tác giả [8] cho thấy vật liệu có một

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

Hình 1.8. Cơ chế phối hợp tạo cấu trúc

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

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

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

Nhờ ưu điểm diện tích bề mặt lớn khoảng 1000 m2/g, hệ mao quản đồng

đều và độ trật tự cao, vật liệu MCM-41 được dùng làm chất mang cho axit bazơ và các nano kim loại cũng như oxit kim loại lên bề mặt của chúng để thực hiện phản ứng xúc tác theo mong muốn, sử dụng để chế tạo các chất hấp phụ, chuyển hoá phân tử kích thước lớn thường gặp trong tổng hợp hữu cơ mà các vật liệu cấu trúc mao quản nhỏ như zeolit tỏ ra không phù hợp.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

Vật liệu MCM-41 tổng hợp với nguồn silic từ tro trấu đã được ứng dụng để hấp phụ và phân hủy các chất hữu cơ độc hại, các chất màu trong môi Ngoài ra, vật liệu mao MQTB MCM-41 còn có những ứng dụng thú vị

H

Ơ

như: điều khiển chọn lọc hình học trong quá trình polime hoá styren, metyl

N

trường nước như phenol, xanh metylen [1].

Y

N

metacrylat và vinyl axetat; chế tạo vật liệu cảm biến, tế bào năng lượng, điện

những lỗ xốp này [4].

G

1.2.4. Vật liệu MCM-41 biến tính bằng zeolit

H Ư

N

1.2.4.1. Giới thiệu về zeolit

http://daykemquynhon.ucoz.com

Đ ẠO

xốp của vật liệu mao quản trung bình để tổng hợp các phần tử nano nằm trong

loại kiềm hay kim loại kiềm thổ.

TR ẦN

Zeolit là những tinh thể alumosilicat ngậm nước, chứa các cation kim Công thức tổng quát của zeolit được biểu diễn như sau :

10 00

B

M 2/m O.Al2 O3 .nSiO 2 .pH 2 O

Trong đó: M là cation kim loại M có hóa trị m (KLK, KLKT).

Ó

A

p là số phân tử H2O kết tinh lấp đầy không gian bên trong

-H

zeolit ở điều kiện thường.

Ý

Tỉ số Si/Al càng lớn thì zeolit càng bền [8].

-L

1.2.4.2. Zeolit Y

ÁN

Zeolit Y được Breck (hãng Carbide) phát minh vào năm 1964.

TO

Trong cấu trúc zeolit dạng X, Y, các sodalite có hình dạng bát diện cụt

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

TP

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

công trình nghiên cứu gần đây người ta đã thông báo sử dụng ưu điểm về lỗ

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

cực nano, trong các thiết bị quang học, pin, tế bào nhiên liệu… trong một số

D

IỄ N

Đ

ÀN

được sắp xếp theo kiểu tinh thể kim cương (lập phương 8 mặt) (hình 1.9).

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

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

diện cụt lại liên kết với 4 bát diện cụt ở mặt 6 cạnh thông qua liên kết cầu oxi.

H Ư

trống của mỗi bát diện cụt trong zeolit X (Y).

N

http://daykemquynhon.ucoz.com

G

Số mặt 6 cạnh của bát diện cụt là 10. Do vậy luôn tồn tại 4 mặt 6 cạnh còn

TR ẦN

Số tứ diện SiO4 hoặc AlO4- trong mỗi tế bào cơ bản của zeolit X, Y là 192, số nguyên tử oxi là 348 nguyên tử.

B

Tỷ số SiO2/Al2O3 bằng 23 thì ta có zeolit X, cao hơn ta sẽ có zeolit Y.

10 00

Công thức hoá học của một số ô mạng cơ sở của zeolit Y như sau: Zeolit X: Na86 [(AlO2)86.(SiO2)106].260 H2O

Ó

A

Zeolit Y: Na86 [(AlO2)56.(SiO2)136].260 H2O

-H

Tỷ số SiO2/Al2O3 của zeolit Y lớn hơn zeolit X nên độ bền cơ nhiệt của

-L

Ý

zeolit Y cao hơn zeolit X. Đường kính của zeolit X và zeolit Y khoảng 12,7

ÁN

Å. Zeolit Y bền hơn zeolit X.

TO

Có thể nói rằng một trong những khám phá lý thú nhất trong lĩnh vực

tổng hợp vật liệu trong khoảng mười năm trở lại đây là sự thành công trong

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

Đ ẠO

Một nút mạng lưới của zeolit X, Y đều là các bát diện cụt và mỗi bát

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

Hình 1.9. Cấu trúc của zeolit Y

TP

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

U

Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

D

IỄ N

Đ

ÀN

quá trình tổng hợp rây phân tử silicat và aluminosilicat có lỗ xốp trung bình với cơ chế “Khuôn tinh thể lỏng”. Ngày nay việc nghiên cứu các vật liệu xốp mao quản phát triển mạnh mẽ cả về việc xác định cơ chế hình thành, nghiên cứu cấu trúc, tổng hợp các vật liệu biến tính… và nó tỏ ra là loại vật liệu có triển vọng nhất trong lĩnh vực xúc tác và các lĩnh vực khác có liên quan [8].

1.2.4.3. Biến tính MCM-41 bằng zeolit Y Ngay từ khi mới phát hiện, vật liệu mao quản trung bình MCM-41 được

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

biết đến là loại vật liệu rắn xốp có hệ thống mao quản đồng đều, độ trật tự cao, kích thước mao quản lớn (20 - 100 Å), diện tích bề mặt riêng lớn (> 1000

và công nghệ nano. Tuy nhiên, do thành mao quản của vật liệu có cấu trúc

H

Ơ

SiO2 vô định hình nên MCM-41 dù có độ bền nhiệt và độ bền thủy nhiệt cao

N

m2/g) được đánh giá là vật liệu đầy triển vọng trong lĩnh vực xúc tác, hấp phụ

Y

N

trong không khí và trong hơi nước chứa oxi nhưng độ bền thủy nhiệt của

Đ ẠO

tinh thể hóa tường mao quản vật liệu MCM-41 nhằm làm tăng độ bền thủy nhiệt và độ axit là một hướng nghiên cứu rất phổ biến hiện nay [4].

G

Vật liệu zeolit-MCM-41 (MCM-41Y) được tác giả [8] tổng hợp bằng

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

phương pháp thủy nhiệt, sử dụng nguồn silic từ tro trấu, bao gồm những giai

TR ẦN

đoạn chính như chuẩn bị dung dịch NaAl(OH)4, tạo dung dịch mầm zeolit Y, tổng hợp MCM-41Y. Một số hóa chất sử dụng là NaOH, CTAB, nhôm isopropylat,…

10 00

B

Kết quả đặc trưng của tác giả [8] cho thấy vật liệu có một số tính chất: - Có cấu trúc MQTB lục lăng trật tự cao và thành mao quản đã được tinh

A

thể hóa bằng zeolit Y. Quá trình tinh thể hoá làm giảm diện tích bề mặt riêng

-H

Ó

và đường kính mao quản nhưng chiều dày thành mao quản tăng.

-L

MCM-41.

Ý

- Độ bền thủy nhiệt của MCM-41Y tăng lên rất nhiều so với vật liệu

ÁN

Tác giả [8] cũng đã thử khả năng hấp phụ Cu(II) của vật liệu. Kết quả

TO

cho thấy vật liệu biến tính có khả năng hấp phụ tốt Cu(II). Vì vậy chúng tôi

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

TP

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

ứng dụng của họ vật liệu này vẫn chưa được như mong muốn. Do vậy, việc

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

chúng lại khá thấp trong nước và hầu như không có hoạt tính xúc tác nên việc

D

IỄ N

Đ

ÀN

chọn vật liệu này để khảo sát sự hấp phụ Cu(II) một cách chi tiết hơn.

1.3. Ô nhiễm đồng 1.3.1. Giới thiệu chung về nguyên tố đồng Đồng là một nguyên tố hóa học có kí hiệu Cu, số hiệu nguyên tử là 29 và thuộc nhóm IB trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Đồng là kim loại màu đỏ, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, khó nóng chảy, được phân bố rộng rãi trong tự nhiên và là nguyên tố quan trọng. Hợp kim của đồng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

dễ chế hóa và bền với hóa chất [7]. Đồng là kim loại màu quan trọng đối với công nghiệp và kĩ thuật, khoảng trên 50% lượng đồng khai thác hàng năm ra, do có khả năng dẫn nhiệt tốt và chịu ăn mòn, đồng kim loại còn được dùng

H

Ơ

chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt, sinh hàn và chân không, chế tạo nồi hơi, ống

N

được dùng sản xuất dây dẫn điện, trên 30% được dùng chế tạo hợp kim. Ngoài

Y

N

dẫn dầu và dẫn nhiên liệu. Một số hợp chất của đồng được sử dụng làm chất

Trong tự nhiên, đồng chiếm 0,003% trữ lượng trong vỏ Trái Đất, tồn tại

G

ở dạng tự do gọi là kim loại tự sinh và hợp chất dưới dạng khoáng vật. Những

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

khoáng vật chính của đồng là: cancosin (Cu2S) chứa 79,8% Cu, cuprit (Cu2O) chứa 88,8% Cu, covelin (CuS) chứa 66,5% Cu, cancopirit (CuFeS2) chứa

TR ẦN

34,57% Cu và malachit (CuCO3.Cu(OH)2). Ngoài ra, trong tự nhiên đồng tồn tại dạng muối sunfat, sunfit, cacbonat, các hợp chất khác. Trong nước thải,

10 00

B

đồng tồn tại chủ yếu dưới dạng ion Cu2+ [7].

Hàm lượng đồng trong các loại nước thiên nhiên và trong các nguồn

A

nước sinh hoạt dao động trong khoảng 0,001 đến 1 mg/L. Các nguồn nước ở

-H

Ó

gần xí nghiệp tuyển quặng có thể lên đến 1000 mg/L. Trong nước, đồng

Ý

thường tồn tại ở dạng cation hoá trị II hoặc dưới dạng các ion phức với

-L

xianua, tactrat… Nguồn thải chính của đồng trong nước thải công nghiệp là

ÁN

nước thải của quá trình mạ và nước thải của quá trình rửa, ngâm trong bể có

IỄ N

Đ

ÀN

TO

chứa đồng.

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

Đ ẠO

1.3.2. Các dạng tồn tại của đồng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

nghiệp.

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

D

.Q

U

màu trang trí mỹ thuật, chất liệu trừ nấm mốc và cả thuốc trừ sâu trong nông

1.3.3. Ảnh hưởng của đồng đến sức khỏe con người và sinh vật Đồng có một lượng nhỏ trong thực vật và động vật. Trong cơ thể người,

đồng có trong thành phần của một số protein, enzim và tập trung chủ yếu ở gan. Hợp chất của đồng là cần thiết đối với quá trình tổng hợp hemoglobin và photpholipit. Đồng là nguyên tố có độc tính cao đối với hầu hết các thực vật thuỷ sinh, ở nồng độ thấp (≤ 0,1 mg/L) nó đã gây ức chế không cho các thực vật này

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

phát triển. Với khuẩn lam, khi hàm lượng đồng là 0,01 mg/L đã làm chúng chết. Với thực vật, khi hàm lượng đồng là 0,1 mg/L đã gây độc. Đối với cá với hàm lượng 0,002 mg/L cũng đã làm cho cá chết [7].

H

Ơ

Đồng là nguyên tố vi lượng quan trọng cần thiết cho cơ thể con người,

N

nước ngọt thì đồng cũng gần là kim loại có độc tính nhất chỉ sau thuỷ ngân

Y

N

nhu cầu hàng ngày của người lớn khoảng 0,033 - 0,050 mg/kg thể trọng. Đồng

Đ ẠO

nhiên, nếu hàm lượng đồng trong cơ thể lớn thì cơ thể sẽ bị nhiễm độc và có thể gây một số bệnh về thần kinh, gan, thận; lượng lớn đồng hấp thụ qua

G

đường tiêu hoá có thể gây tử vong. Độc nhất là muối đồng xianua.

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Khi nhiễm độc đồng, người bệnh thường nôn mửa nhiều, đi tiêu chảy và đau quặn trong vùng bụng. Có dấu hiệu viêm nhiễm nơi vùng da tiếp xúc với

TR ẦN

kim loại, có thể nổi đỏ lên từng vùng và ngứa nhiều [9].

1.4. Các phương pháp xử lý đồng trong nước

10 00

B

Có rất nhiều phương pháp để xử lý đồng trong nước như phương pháp hóa học, hóa lí hay sinh học. Tại các nhà máy nước thải có chứa hàm lượng

A

đồng vượt quá tiêu chuẩn cho phép cần phải xử lý trước khi thải ra môi

-H

Ó

trường. Các phương pháp xử lý đồng có thể được sử dụng như sau:

Ý

1.4.1. Phương pháp kết tủa hóa học

-L

Cơ chế của phương pháp:

ÁN

Phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào dung

TO

dịch với ion Cu2+, ở độ pH từ 5,37 - 5,57 (với nồng độ từ 100 - 250 mg/L) sẽ

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

TP

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

thực phẩm khoảng 1 - 3 mg/ngày. Sự thiếu đồng gây nên bệnh thiếu máu. Tuy

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

xâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua đường ăn uống, lượng đồng đi vào cơ thể từ

D

IỄ N

Đ

ÀN

tạo thành hợp chất kết tủa Cu(OH)2, và được tách ra khỏi nước bằng phương pháp lắng.

Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2↓ Ưu điểm: + Đơn giản, dễ sử dụng. + Rẻ tiền, nguyên vật liệu dễ kiếm. + Xử lý được nước thải đối với các nhà máy có quy mô lớn.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

+ Xử lý được cùng lúc nhiều kim loại, hiệu quả xử lý cao.

Nhược điểm: + Với nồng độ kim loại cao thì phương pháp này xử lý kim loại không

N

triệt để.

N

Y

+ Tốn kinh phí như vận chuyển, chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý.

H

Ơ

+ Tạo ra bùn thải kim loại.

Đ ẠO

1.4.2. Phương pháp trao đổi ion Cơ chế của phương pháp:

G

Nguyên tắc của phương pháp trao đổi ion dùng ionit là nhựa hữu cơ tổng

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

hợp, các chất cao phân tử có gốc hiđrocacbon và các nhóm chức trao đổi ion.

Quá trình trao đổi ion được tiến hành trong cột cationit và anionit. Các vật liệu

TR ẦN

nhựa này có thể thay thế được mà không làm thay đổi tính chất vật lí của các chất trong dung dịch và cũng không làm biến mất hoặc hòa tan các chất này.

10 00

B

Các ion dương hay âm cố định trên các gốc này đẩy ion cùng dấu có trong dung dịch làm thay đổi số lượng tải toàn bộ có trong chất lỏng trước khi trao

-H

Ó

A

đổi. Cơ chế như sau:

AmB + mC → mAC + B

Ý

+ Di chuyển ion A từ nhân của dòng chất lỏng tới bề mặt ngoài của lưới

-L

biên màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion.

ÁN

+ Khuếch tán các ion qua lớp ngoài.

TO

+ Chuyển ion đã khuếch tán qua biên giới phân pha vào hạt nhựa trao

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

TP

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

nước thải chứa ion Zn2+.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

+ Khi sử dụng tác nhân tạo kết tủa là OH- thì khó điều chỉnh pH đối với

D

IỄ N

Đ

ÀN

đổi.

+ Khuếch tán ion A bên trong hạt nhựa trao đổi tới các nhóm chức năng

trao đổi ion. + Phản ứng hóa học trao đổi ion A và B. + Khuếch tán các ion B bên trong hạt trao đổi tới biên giới phân pha. + Chuyển các ion B qua biên giới phân pha ở bề mặt trong của màng chất lỏng.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

+ Khuếch tán các ion B qua màng. + Khuếch tán các ion B vào nhân dòng chất lỏng. Ưu điểm:

N

+ Khả năng trao đổi ion lớn, hiệu quả xử lý kim loại cao.

H

Ơ

+ Đơn giản, dễ sử dụng.

Y

N

+ Không gian xử lý nhỏ.

1.4.3. Phương pháp điện hóa

G

Cơ chế của phương pháp:

N

Tách kim loại bằng cách nhúng các điện cực trong nước có chứa kim loại

H Ư

nặng cho dòng điện một chiều chạy qua. Ứng dụng sự chênh lệch điện thế

TR ẦN

giữa hai điện cực kéo dài vào bình điện phân để tạo một dòng điện định hướng. Các cation chuyển dịch về phía catot, các anion chuyển về phía anot.

10 00

B

Ưu điểm: + Đơn giản, dễ sử dụng.

-H

Ó

Nhược điểm:

A

+ Không sử dụng hóa chất.

Ý

+ Tiêu hao năng lượng lớn. Chi phí xử lý cao.

-L

+ Chỉ thích hợp với nước thải có nồng độ kim loại cao.

ÁN

+ Mặc dù hiệu suất xử lý đạt 90% hoặc lớn hơn nhưng nồng độ kim loại

IỄ N

Đ

ÀN

TO

trong nước vẫn còn cao.

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

Đ ẠO

quy mô lớn.

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

TP

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

Nhược điểm: chi phí xử lý cao do đó không phù hợp với các nhà máy có

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

+ Có khả năng thu hồi kim loại có giá trị, không tạo ra chất thải thứ cấp.

1.4.4. Phương pháp sinh học Cơ chế của phương pháp: Sử dụng những vi sinh vật đặc trưng chỉ xuất hiện trong môi trường bị ô

nhiễm kim loại nặng và có khả năng tích lũy kim loại nặng trong cơ thể. Các vi sinh vật thường sử dụng như tảo, nấm, vi khuẩn,… Ngoài ra còn có một số loài thực vật sống trong môi trường ô nhiễm kim loại nặng có khả năng hấp phụ và tách các kim loại nặng độc hại như: cải xoong, cây dương xỉ, cây thơm

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

ổi,… Thực vật có nhiều phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại trong môi trường. Ưu điểm:

N

+ Thu nhận kim loại ở mức độ cao.

H

Ơ

+ Diện tích bề mặt riêng của sinh khối lớn.

Y

N

+ Giá thành thấp.

Đ ẠO

+ Sinh khối phát sinh ra sẽ chứa toàn kim loại nặng khó xử lý.

1.4.5. Phương pháp hấp phụ

G

*Sự hấp phụ lỏng – rắn, khí – lỏng, lỏng – lỏng).

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí – rắn,

TR ẦN

Chất hấp phụ là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử của pha khác nằm tiếp xúc với nó.

10 00

B

Chất bị hấp phụ là chất bị hút ra khỏi pha lỏng đến tập trung trên bề mặt chất hấp phụ.

A

Thông thường quá trình hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt.

-H

Ó

Tùy theo bản chất của lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp

Ý

phụ, người ta phân biệt hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học.

-L

Hấp phụ vật lí gây ra bởi lực Van der Waals giữa phần tử chất bị hấp phụ

ÁN

và bề mặt chất hấp phụ, liên kết này yếu, dễ bị phá vỡ.

TO

Hấp phụ hóa học gây ra bởi lực liên kết hóa học giữa bề mặt chất hấp

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

TP

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

+ Diện tích mặt bằng rất lớn.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

Nhược điểm:

D

IỄ N

Đ

ÀN

phụ và phân tử chất bị hấp phụ, liên kết này bền, khó bị phá vỡ.

Trong thực tế, sự phân biệt giữa hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học chỉ là

tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Một số trường hợp tồn tại cả quá trình hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học. Ở vùng nhiệt độ thấp xảy ra quá trình hấp phụ vật lí, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lí giảm và khả năng hấp phụ hóa học tăng lên [2]. *Giải hấp phụ

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

Giải hấp phụ là quá trình chất bị hấp phụ ra khỏi bề mặt chất hấp phụ.

Giải hấp phụ dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi đối với quá trình hấp phụ. Giải hấp phụ là phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ để có thể tiếp

N

tục sử dụng lại nên nó mang đặc trưng về hiệu quả kinh tế.

H

Ơ

Một số phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ:

Y

N

- Phương pháp nhiệt: được sử dụng cho các trường hợp chất bị hấp phụ

Đ ẠO

nên tiết kiệm được thời gian, công tháo dỡ, vận chuyển, không vỡ vụn chất hấp phụ và có thể thu hồi chất bị hấp phụ ở trạng thái nguyên vẹn. Phương

G

pháp hóa lí có thể thực hiện theo cách: chiết với dung môi, sử dụng phản ứng

quá trình hấp phụ.

TR ẦN

- Phương pháp vi sinh: là phương pháp tái tạo khả năng hấp phụ của chất

10 00

*Cân bằng hấp phụ

B

hấp phụ nhờ vi sinh vật.

Hấp phụ vật lí là quá trình thuận nghịch. Các phần tử chất bị hấp phụ khi

A

đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược lại pha mang

-H

Ó

(hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ). Theo thời gian, lượng chất bị hấp phụ

Ý

tích tụ trên bề mặt chất hấp phụ càng nhiều thì tốc độ di chuyển ngược trở lại

-L

pha mang càng lớn. Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ bằng tốc độ

ÁN

phản hấp phụ thì quá trình đạt cân bằng.

Đ

ÀN

TO

*Dung lượng hấp phụ cân bằng

IỄ N D

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

oxi hóa khử, áp đặt các điều kiện làm dịch chuyển cân bằng không có lợi cho

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

TP

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

- Phương pháp hóa lí: có thể thực hiện tại chỗ, ngay trong cột hấp phụ

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

bay hơi hoặc sản phẩm phân hủy nhiệt của chúng có khả năng bay hơi.

Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất bị hấp phụ trên một

đơn vị khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng ở điều kiện xác định về nồng độ và nhiệt độ.

Dung lượng hấp phụ cân bằng được tính theo công thức:

qe =

(C0 - Ccb ).V (mg/g) m

Trong đó:

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

V: thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (L) m: khối lượng chất hấp phụ (g) C0: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L)

Ơ

N

Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L)

H

*Hiệu suất hấp phụ

Y

N

Hiệu suất hấp phụ là tỉ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ

N

Ccb: nồng độ dung dịch khi đạt trạng thái cân bằng (mg/L)

H Ư

TR ẦN

*Các đặc điểm cần chú ý trong hấp phụ:

+ Khả năng hấp phụ của một chất hấp phụ cho biết khối lượng chất hấp phụ cần thiết phải sử dụng hay thời gian hoạt động của sản phẩm thu được cho

10 00

B

một chu kỳ hoạt động.

+ Tốc độ hấp phụ cho phép định lượng quy mô, độ lớn của thiết bị để đạt

Ó

A

tới chất lượng của sản phẩm như mong muốn.

-H

+ Tốc độ hấp phụ trên các chất hấp phụ không xốp thường lớn và do đó

Ý

thường khó xác định. Trong nhiều trường hợp chất hấp phụ bão hòa đạt được

-L

ngay sau 10 – 20 s, trong đó 90 – 95% chất bị hấp phụ liên kết với chất hấp

ÁN

phụ chỉ trong 1 – 2 s đầu. Thực tế cho rằng, tốc độ hấp phụ là tốc độ mà chất

IỄ N

Đ

ÀN

TO

bị hấp phụ đến được bề mặt chất hấp phụ, tức tốc độ khuếch tán.

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

.Q TP

G

Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L)

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Trong đó:

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

C0 - Ccb .100% C0

Đ ẠO

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

H=

U

dung dịch ban đầu.

* Nguyên nhân chất hấp phụ chậm có thể do: + Cấu tạo chất hấp phụ. Chất hấp phụ thường xốp và để các phân tử chất

bị hấp phụ chui vào lỗ xốp cần có thời gian. + Hấp phụ vật lý kèm theo hấp phụ hóa học, nên cần thời gian dài hơn. + Trên bề mặt chất hấp phụ còn không khí hoặc hơi nước hấp phụ. * Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ: + Bản chất của chất hấp phụ.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

+ Nhiệt độ môi trường. + Áp suất.

+ Thời gian tiếp xúc của các pha.

H

Ơ

+ Trong quá trình hấp phụ, khả năng hấp phụ của một chất rắn tăng lên

N

+ Nồng độ chất hấp phụ, chất bị hấp phụ.

Y

N

khi nồng độ chất hấp phụ tăng lên (nhiệt độ không đổi).

Đ ẠO

Quá trình hấp phụ của chất hấp phụ lên bề mặt xốp gồm 3 giai đoạn: + Chuyển từ pha lỏng (khí) đến bề mặt ngoài của hạt chất hấp phụ.

G

+ Khuếch tán vào các lỗ xốp.

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

+ Hấp phụ: quá trình này làm bão hòa dần không gian hấp phụ, đồng thời làm giảm độ tự do của các phân tử bị hấp phụ, nên kèm theo tỏa nhiệt.

TR ẦN

Các tham số động học hấp phụ rất quan trọng trong nghiên cứu ứng dụng các chất hấp phụ. Tuy nhiên, các tham số động học thực rất khó xác định, vì

10 00

B

trong quá trình hấp phụ khá phức tạp, bị ảnh hưởng nhiều yếu tố: khuếch tán, bản chất cấu trúc xốp, thành phần hóa học của chất hấp phụ, ... Do đó, hiện

A

nay người ta thường ứng dụng các phương trình động học hình thức để xác

-H

Ó

định các hằng số tốc độ biểu kiến.

Ý

* Phương trình động học bậc nhất biểu kiến của Lagergren dạng tổng

TO

ÁN

-L

quát

dq t = k1 (q e - q t ) dt

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

TP

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

1.5.1. Động học hấp phụ

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

1.5. Động học hấp phụ và đẳng nhiệt hấp phụ

qe, qt: dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng và thời điểm t (mg.g-1) k1: hằng số tốc độ của quá trình hấp phụ bậc nhất (phút-1) t = 0 → t và qt = 0 → qt

D

IỄ N

Đ

ÀN

Trongđó:

ln (qe – qt) = ln (qe) – k1.t Biểu diễn ln(qe– qt) theo t ta có đồ thị mô tả động học hấp phụ bậc nhất biểu kiến.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

* Phương trình động học bậc hai biểu kiến

dq t = k 2 (q e - q t ) 2 dt

N

Với k2 là hằng số tốc độ của quá trình hấp phụ bậc hai biểu kiến (mg.g-1.

H

Ơ

phút-1).

N

Dạng tuyến tính của phương trình với điều kiện biên t = 0 → t và qt = 0

Đ ẠO

Biểu diễn t/qt theo t ta có đồ thị mô tả động học hấp phụ bậc hai biểu

G

kiến.

N H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

1.5.2. Đẳng nhiệt hấp phụ

Tại nhiệt độ không đổi, khả năng hấp phụ của một chất rắn (q) tăng lên

TR ẦN

khi nồng độ của chất hấp phụ (C) tăng lên. Mối quan hệ giữa q và C (ở trạng thái cân bằng) được gọi là đẳng nhiệt hấp phụ.

10 00

B

q = f(C) (T = const)

Để có q = f(C) thì hệ hấp phụ phải có đủ thời gian lập cân bằng hấp phụ.

A

Về lý thuyết, thời gian là dài vô hạn. Trong thực tiễn thì nồng độ chất bị hấp

-H

Ó

phụ ở cả pha lỏng lẫn trong chất hấp phụ không thay đổi.

Ý

Trong thí nghiệm ở trạng thái tĩnh có thể xác định theo DLHP q hoặc có

-L

thể tính theo phần trăm DLHP H.

ÁN

Sự hấp phụ thường được đánh giá bằng DLHP qt. DLHP qt là một hàm

TO

của 2 thông số: nhiệt độ và áp suất. Giản đồ hấp phụ được biểu diễn theo các

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

TP

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

t 1 1 = + .t 2 q t k 2 .q e q e

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

Y

→ qt

ÀN

đường đẳng nhiệt T = const và đẳng áp P = const. Thông thường đường

D

IỄ N

Đ

đẳng nhiệt hấp phụ được sử dụng nhiều hơn. Để đánh giá khả năng hấp phụ một hệ hấp phụ, đặc biệt là hấp phụ trong môi trường nước, có nhiều phương trình đẳng nhiệt được đưa ra như: phương trình Redlich - Peterson, Langmuir - Freundlich, Temkin, Polanyi - Dulinin,...

Trong đó, phương trình Langmuir và phương trình Freundlich thường được sử

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

dụng phổ biến trong nghiên cứu hấp phụ chất tan trong pha lỏng trên các vật liệu rắn (than hoạt tính, khoáng sét,....). * Phương trình đẳng nhiệt Langmuir

Ơ

N

q m K L Ce 1+K L Ce

H

qe =

Y

N

Trong đó:

(mg/g)

G

KL: hằng số đặc trưng cho nhiệt hấp phụ (L/mg)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Phương trình Langmuir chỉ ra hai tính chất đặc trưng của hệ:

TR ẦN

+ Khi nồng độ dung dịch rất nhỏ, tức KLCe << 1, ta có: q e = q m K L Ce

Như vậy dung lượng bị hấp phụ là tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch cân

10 00

B

bằng.

qe → qm

Ó

A

+ Khi nồng độ dung dịch đủ lớn, KLCe >> 1, ta có:

-H

Như vậy theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir thì lượng cấu tử bị

Ý

hấp phụ đầu tiên tăng tuyến tính theo nồng độ dung dịch, sau đó mức độ tăng

-L

này giảm dần và đến một nồng độ đủ lớn thì lượng cấu tử bị hấp phụ sẽ đạt

ÁN

một giá trị không đổi nếu tiếp tục tăng nồng độ, chứng tỏ bề mặt chất hấp phụ Phương trình đẳng nhiệt Langmuir có thể chuyển về dạng tuyến tính: 1 1 1 1 = + . qe qm qm .K L Ce

IỄ N

Đ

ÀN

TO

đã được làm bão hoà bởi một đơn lớp các phân tử bị hấp phụ.

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

TP

Đ ẠO

qm: dung lượng hấp phụ cực đại, còn được gọi là độ phủ đơn lớp bề mặt

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

qe: dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)

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

D

.Q

U

Ce: nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trong dung dịch (mg/L)

Vậy, nếu phương trình đẳng nhiệt Langmuir mô tả đúng các kết quả thực nghiệm thì đồ thị biểu diễn mối quan hệ 1/qe và 1/Ce phải là đường thẳng có hệ số góc là 1/qm.KL. Từ đó có thể dễ dàng xác định được hằng số Langmuir KL và dung lượng hấp phụ cực đại qm.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

* Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich Khi nghiên cứu về khả năng hấp phụ trong pha lỏng, trong trường hợp chất hấp phụ có lỗ xốp, Freundlich thiết lập được phương trình đẳng nhiệt trên

H

Ơ

1 x = K F .Cen m

N

qe =

N

cơ sở số liệu thực nghiệm:

Đ ẠO

m: khối lượng chất hấp phụ (g) Ce: nồng độ cân bằng của dung dịch (mg/L)

G

qe: dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

KF là hằng số hấp phụ Freundlich (mg/g). Nếu C = 1 mg/L thì a = KF tức là KF chính là dung lượng hấp phụ tại C = 1 mg/L, vậy nó là đại lượng có thể hệ có khả năng hấp phụ cao.

TR ẦN

dùng để đặc trưng cho khả năng hấp phụ của hệ, giá trị KF lớn đồng nghĩa với

10 00

B

1 n (n > 1) là bậc mũ của C và luôn nhỏ hơn 1, nó đặc trưng định tính cho

A

bản chất lực tương tác của hệ, cường độ và sự phân bố của của các tâm hoạt

-H

Ó

1 tính. Nếu n nhỏ (n lớn) thì hấp phụ thiên về dạng hóa học và ngược lại, nếu

ÁN

-L

Ý

1 n lớn (n nhỏ) thì bản chất lực hấp phụ thiên về dạng vật lý, lực hấp phụ yếu.

TO

1 1 Giá trị thấp của n cho biết bề mặt là không đồng nhất; với 0,1 < n < 1 cho

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TP

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

x: khối lượng chất bị hấp phụ (mg)

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

U

Y

Trong đó:

Phương trình Freundlich có thể viết dưới dạng tuyến tính: 1 ln qe = ln K F + ln Ce n

D

IỄ N

Đ

ÀN

biết quá trình hấp phụ là thuận lợi.

Từ đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc của ln qe theo ln Ce, xác định được hằng số Freundlich KF và n.

1.6. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

1.6.1. Trong nước Năm 2008, tác giả Nguyễn Thùy Dương [2] nghiên cứu khả năng hấp dò xử lý môi trường.

H

Ơ

Năm 2012, tác giả Trần Văn Đức [3], nghiên cứu hấp phụ ion kim loại

N

phụ một số ion kim loại nặng trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc và thăm

Y

N

nặng Cu2+ và Zn2+ trong nước bằng vật liệu SiO2 tách từ vỏ trấu.

Đ ẠO

Thảo Trang và cộng sự [10] nghiên cứu loại bỏ ion Cu2+ trong nước thải bằng tảo nâu Sargassum mcclurei.

G

1.6.2. Nước ngoài

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Năm 2010, V. Balakrishman và cộng sự [23] nghiên cứu khả năng hấp vỏ cây Azadiracta ở Ấn Độ.

TR ẦN

phụ Cu(II) trong dung dịch nước bằng vật liệu than hoạt tính được tổng hợp từ Năm 2013, Li và cộng sự [18] nghiên cứu sự hấp phụ Cu(II) lên các hạt

10 00

B

nano oxit sắt từ được chức năng hóa bằng các nhóm amin; A.T.Sdiri và cộng sự [12] nghiên cứu sự hấp phụ đồng và kẽm lên đất sét tự nhiên; Dragan và

A

cộng sự [15] nghiên cứu loại bỏ đồng bằng than hoạt tính có độ xốp cao; Soon

-H

Ó

- An và cộng sự [22] nghiên cứu so sánh động học hấp phụ của Cu(II), Cd(II)

Ý

và Ni(II) từ dung dịch nước lên bùn hoạt tính và bùn khô; Jamal và cộng sự

-L

[17] nghiên cứu sự hấp phụ của Pb(II) và Cu(II) từ dung dịch nước lên than

ÁN

hoạt tính.

TO

Năm 2014, Iman và cộng sự [16] nghiên cứu nhiệt động lực học và động

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

TP

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

ion Pb2+, Cu2+ trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã đậu nành; tác giả Huỳnh Thị

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

Năm 2013, tác giả Trần Thị Ngọc Ngà [6] nghiên cứu khả năng hấp phụ

D

IỄ N

Đ

ÀN

học quá trình hấp phụ Cu(II) lên các hạt nano cacbon.

Năm 2015, Muslim và cộng sự [20] nghiên cứu hấp phụ đồng từ dung

dịch nước bằng chất hoạt động hóa học chiết từ hạt cau khô.

Năm 2016, Mohamed và cộng sự [19] đã nghiên cứu hấp phụ Cu(II) lên đất sét tự nhiên; Hakan Demiral và cộng sự [14] nghiên cứu sự hấp phụ đồng (II) từ dung dịch nước lên cacbon hoạt tính chế tạo từ bã nho; Saad Salman và cộng sự [21] nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cu2+ có trong nước, nước thải

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

và nước sông Kalpani trên các loại nhựa TP260H, SK112H, DMSCH; Brian và cộng sự [13] nghiên cứu hấp phụ Cu(II) lên nhôm oxit.

Tuy vậy, theo tìm hiểu của chúng tôi, việc nghiên cứu sự hấp phụ ion

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

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

Đ ẠO

TP

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

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Cu(II) lên vật liệu MCM-41Y chưa được công bố nhiều.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

CHƯƠNG 2: MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG VÀ

N

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Ơ

2.1. Mục đích

N

H

Nghiên cứu sự hấp phụ Cu(II) lên vật liệu MCM-41Y với nguồn silic

Đ ẠO

MCM-41Y: + Ảnh hưởng của nồng độ.

N

G

+ Ảnh hưởng của nhiệt độ.

H Ư

2.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

TR ẦN

Trong điều kiện bình thường, nguyên tử không thu cũng không phát năng lượng, lúc này nguyên tử tồn tại ở trạng thái cơ bản. Nhưng khi nguyên

B

tử ở trạng thái hơi tự do, nếu ta chiếu một chùm tia sáng có những bước sóng

10 00

xác định vào đám hơi nguyên tử đó thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định ứng đúng với những tia mà nó có thể phát ra được

Ó

A

trong quá trình phát xạ của nó. Lúc này nguyên tử đã nhận bức xạ và chuyển

-H

lên trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản. Đó là tính

-L

Ý

chất đặc trưng của nguyên tử ở trạng thái hơi. Quá trình đó được gọi là quá

ÁN

trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ

TO

nguyên tử của nguyên tố đó. Phổ sinh ra trong quá trình này được gọi là phổ

IỄ N

Đ

ÀN

hấp thụ nguyên tử.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ Cu(II) lên vật liệu

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

.Q

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

2.2. Nội dung

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

U

Y

chiết từ tro trấu.

Phương pháp AAS (Atomic absorption Spectroscopy) dựa trên khả năng

hấp thụ chọn lọc các bức xạ cộng hưởng của nguyên tử ở trạng thái tự do. Quá trình các phân tử ở trạng thái tập hợp bất kì dưới tác dụng của nhiệt biến thành nguyên tử tự do được gọi là quá trình nguyên tử hóa.

Các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ bức xạ điện từ tuân theo định luật bức xạ (định luật Bouguer – Lambert – Beer):

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

A = log

I0 = .l.C I

Trong đó:

N

A: mật độ quang

H

hệ số hấp thụ mol phân tử, phụ thuộc vào bước sóng λ

N

:

Ơ

I0, I: cường độ ánh sáng trước và sau khi bị nguyên tử tự do hấp thụ

Đ ẠO

Ứng dụng để phân tích các chất có nồng độ nhỏ trong mẫu phân tích với

N

10-6, sai số phân tích dao động từ 3 – 10% [11].

G

độ chính xác, độ nhạy và độ chọn lọc cao. Giới hạn phát hiện khoảng 10-5 –

H Ư

Trong khóa luận này, nồng độ Cu(II) trước và sau khi hấp phụ được xác

TR ẦN

định bằng phương pháp AAS trên máy SHIMADZU – 6800, tại Sở kiểm

10 00

2.4. Thực nghiệm

B

nghiệm dược phẩm Thừa Thiên Huế.

2.4.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

A

- (CH3COO)2Cu.H2O, nguồn gốc Merck

-H

Ó

- MCM-41Y được tác giả [8] tổng hợp

Ý

- Máy khuấy từ

-L

- Tủ sấy

ÁN

- Máy li tâm

TO

- Cốc 500 mL

IỄ N

Đ

ÀN

2.4.2. Đánh giá hoạt tính hấp phụ

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

khoa học.

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

TP

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

.Q

Phép đo AAS đơn giản, nhanh, áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực

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

U

Y

l: độ dày lớp hơi nguyên tử

Hoạt tính hấp phụ của MCM-41Y được đánh giá qua quá trình hấp phụ

Cu(II) trong dung dịch nước. Dung dịch Cu(II) được pha từ muối (CH3COO)2Cu.H2O. 2.4.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ Cu(II) đến quá trình hấp phụ Quy trình tiến hành như sau:

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

Cho 250 mL dung dịch Cu(II) (nồng độ a mg/L) vào cốc có dung tích 500 mL, thêm vào cốc 250 mg chất hấp phụ, tiến hành khuấy từ trong 6 giờ ở

phút, 120 phút, 180 phút, 240 phút, 300 phút, 360 phút, li tâm tách chất rắn và

H

Ơ

đem xác định nồng độ dung dịch còn lại bằng phương pháp AAS.

N

30 0C. Sản phẩm được lấy ra theo 9 thời điểm: 10 phút, 30 phút, 60 phút, 90

Y

N

Quá trình hấp phụ được thực hiện lần lượt với các dung dịch Cu(II) có

C0 - C t .V (mg/g) m

G

DLHP được tính theo công thức: q =

H Ư

N

Trong đó:

http://daykemquynhon.ucoz.com

Đ ẠO

theo.

Co: nồng độ ban đầu của Cu(II) (mg/L)

TR ẦN

Ct: nồng độ của Cu(II) sau thời gian t (mg/L) m: khối lượng chất hấp phụ (g)

10 00

B

V: thể tích dung dịch Cu(II) (L)

2.4.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hấp phụ

A

Từ kết quả ở trên, chọn nồng độ 420 mg/L để tiến hành khảo sát quá

-H

Ó

trình hấp phụ Cu(II) theo nhiệt độ, quy trình được tiến hành như sau:

Ý

Cho 200 mL dung dịch Cu(II) có nồng độ 420 mg/L vào cốc có dung

-L

tích 500 mL, thêm vào cốc 200 mg chất hấp phụ, tiến hành khuấy từ trong 6

ÁN

giờ ở các nhiệt độ 20 0C, 30 0C, 40 0C, 50 0C. Sản phẩm được lấy ra theo 8

TO

thời điểm: 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 180 phút, 240 phút, 300 phút,

ÀN

360 phút, li tâm tách chất rắn và đem xác định nồng độ dung dịch còn lại bằng

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

TP

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

Từ kết quả thu được, chọn nồng độ 420 mg/L để khảo sát quá trình tiếp

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

nồng độ: 170 mg/L, 317 mg/L, 365 mg/L, 420 mg/L.

D

IỄ N

Đ

phương pháp AAS.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Ơ

hưởng đến quá trình hấp phụ Cu(II) lên vật liệu MCM-41Y là nồng độ Cu(II)

N

Trong khóa luận này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu hai yếu tố ảnh

N

H

ban đầu và nhiệt độ.

Y

3.1. Ảnh hưởng của nồng độ Cu(II) đến quá trình hấp phụ

Đ ẠO

trình hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y theo thời gian chúng tôi tiến hành khảo sát quá trình hấp phụ với các nồng độ Cu(II) khác nhau (170; 317; 365; 420

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

mg/L) ở nhiệt độ không đổi (30 0C). Quá trình được mô tả ở mục 2.4.2.1 và

H Ư

kết quả thực nghiệm được trình bày trên hình 3.1.

TR ẦN

300

10 00

B

250

A Ó

317 mg/L 365 mg/L 420 mg/L

ÁN

-L

100

0

0

100

Đ

ÀN

TO

50

IỄ N D

170 mg/L

-H

150

Ý

DLHP (mg/g)

200

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

TP

hấp phụ. Để đánh giá mức độ ảnh hưởng của nồng độ Cu(II) ban đầu đến quá

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

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

.Q

U

Nồng độ ban đầu của Cu(II) đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình

200

300

400

t (phút) Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn DLHP Cu(II) lên MCM-41Y theo thời gian ở các nồng độ khác nhau Kết quả ở hình 3.1 cho thấy, khi nồng độ ban đầu của Cu(II) tăng từ 170 mg/L đến 420 mg/L thì DLHP tăng. Kết quả này là do khi tăng nồng độ ban

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

đầu của Cu(II) làm tăng số lượng ion Cu(II) trong dung dịch, từ đó làm tăng cường sự tương tác giữa ion Cu(II) với MCM-41Y. Ngoài ra, lực chuyển khối thấy quá trình hấp phụ xảy ra nhanh trong khoảng 60 phút đầu (đạt gần 90%),

H

Ơ

sau đó quá trình xảy ra chậm lại do lúc này các tâm hấp phụ của MCM-41Y

N

tăng khi tăng nồng độ, vì vậy làm tăng sự hấp phụ Cu(II). Các kết quả cho

Y

N

gần như đã bão hòa và thời gian đạt cân bằng dưới 300 phút.

Đ ẠO

Theo nghiên cứu của tác giả [8], khi hấp phụ Cu(II) lên MCM-41 thì DLHP cân bằng ở nồng độ 365 mg/L là 79,2 mg/g. Theo nghiên cứu của

G

chúng tôi, ở cùng điều kiện khảo sát, khi sử dụng MCM-41Y thì DLHP cân

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

bằng là 226,75 mg/g, lớn gấp 2,86 lần so với MCM-41. Như vậy MCM-41Y có khả năng hấp phụ tốt hơn nhiều so với MCM-41.

TR ẦN

3.2. Động học quá trình hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y Các tham số động học của quá trình hấp phụ rất khó xác định vì quá trình

10 00

B

hấp phụ khá phức tạp, bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Do đó, hiện nay người ta thường ứng dụng các phương trình động học hình thức để xác định các

A

hằng số tốc độ biểu kiến [5]. Trong phần này, hai mô hình động học được

-H

Ó

dùng để khảo sát sự hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y là: phương trình động học

Ý

biểu kiến bậc nhất và phương trình động học biểu kiến bậc hai.

-L

* Mô hình động học bậc nhất

ÁN

Dựa vào số liệu thực nghiệm biểu diễn ln (qe - qt) theo t, ta được đồ thị

TO

mô tả động học hấp phụ bậc nhất biểu kiến của quá trình hấp phụ Cu(II) lên

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

TP

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

Cu(II).

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

Sự hấp phụ xảy ra nhanh còn thể hiện ở sự giảm màu sắc của dung dịch

D

IỄ N

Đ

ÀN

MCM-41Y như mô tả ở hình 3.2.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

6

5

H

Ơ

N

4

N

Y

170 mg/L 317 mg/L

1

0 50

100

150

200

250

350

-2

TR ẦN

t (phút)

H Ư

N

-1

http://daykemquynhon.ucoz.com

300

G

0

Đ ẠO

420 mg/L

Hình 3.2. Đồ thị mô tả động học hấp phụ bậc nhất biểu kiến của quá

10 00

B

trình hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y Các tham số động học của phương trình động học hấp phụ bậc nhất biểu

Ó

A

kiến được ghi trên bảng 3.1 sau:

của quá trình hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y

-L

Ý

-H

Bảng 3.1. Một số tham số của phương trình động học bậc nhất biểu kiến

ÁN

Nồng độ

động học

R2

k1

q1L T

2 qTN

(phút-1)

(mg/g)

(mg/g)

170

y = -0,0198x + 4,5229

0,9362

0,0198

92,10

115,50

317

y = -0,0161x + 4,9224

0,8908

0,0161

137,33

199,75

365

y = -0,0127x + 4,6495

0,8739

0,0127

104,53

226,75

420

y = -0,013x + 4,9304

0,8889

0,0130

138,43

266,50

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

(mg/L)

Dạng phương trình

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

365 mg/L

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

2

TP

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

ln (qe - qt)

3

q1LT : giá trị DLHP cân bằng tính theo phương trình động học.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

q 2TN : giá trị DLHP cân bằng tính theo nồng độ đầu và nồng độ cân bằng.

Từ đồ thị ở hình 3.2 và kết quả ở bảng 3.1 cho thấy các hệ số tương quan

Ơ

nhất và các giá trị tính từ nồng độ Cu(II) ban đầu cũng như hằng số tốc độ k1

N

R2 khá lớn. Tuy nhiên, các giá trị DLHP tính theo phương trình động học bậc

N

H

chênh lệch nhau nhiều nên quá trình hấp phụ Cu(II) bằng MCM-41Y có thể

Y

không tuân theo phương trình động học biểu kiến bậc nhất. Kết quả này cũng

H Ư

3,5

TR ẦN

3

B

2,5

170 mg/L

t/qt

10 00

2

317 mg/L 365 mg/L

Ó

A

1,5

-L

Ý

0,5

420 mg/L

-H

1

0

100

ÀN Đ IỄ N

200

300

400

t (phút)

TO

ÁN

0

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

N

G

biểu kiến của quá trình hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y ở hình 3.3.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Biểu diễn (t/qt) theo t, ta được đồ thị mô tả động học hấp phụ bậc hai

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

Đ ẠO

*Mô hình động học bậc hai

.Q

học quá trình hấp phụ Cu(II) lên các vật liệu khác nhau.

TP

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

U

phù hợp với nghiên cứu của các tác giả [12, 14, 21, 22] khi nghiên cứu động

Hình 3.3. Đồ thị mô tả động học hấp phụ bậc hai biểu kiến của quá trình hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y Các tham số động học của phương trình động học hấp phụ bậc hai biểu

kiến được ghi trên bảng 3.2 sau: Bảng 3.2. Một số tham số của phương trình động học bậc hai biểu kiến của quá trình hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

Nồng độ

Dạng phương trình

(mg/L)

động học

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

R2

k2

q1LT

q 2TN

(g/mg.phút)

(mg/g)

(mg/g)

y = 8,1.10-3x + 0,1872 0,9972

3,50.10-4

123,46

115,5

317

y = 4,8.10-3x + 0,0743 0,9996

3,10.10-4

208,33

199,75

365

y = 4,2.10-3x + 0,0631 0,9996

2,80. 10-4

238,10

226,75

420

y = 3,6.10-3x + 0,0524 0,9993

2,47. 10-4

277,78

266,50

Đ ẠO

quan R2 rất lớn (~1), đồng thời có sự tương đồng giữa các giá trị DLHP tính theo phương trình động học bậc hai và các giá trị tính từ nồng độ Cu(II) ban

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

G

đầu, bên cạnh đó hằng số tốc độ k2 cũng chênh lệch ít. Kết quả chứng tỏ

H Ư

phương trình động học bậc hai biểu kiến có thể mô tả phù hợp quá trình hấp

TR ẦN

phụ Cu(II) lên MCM-41Y. Kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu của các tác giả [12, 14, 18, 20, 21] khi nghiên cứu động học quá trình hấp phụ Cu(II)

B

lên các vật liệu khác nhau.

10 00

3.3. Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y

A

Để tìm mối liên hệ giữa DLHP và nồng độ chất bị hấp phụ tại thời điểm

Ó

cân bằng qua đó đánh giá khả năng hấp phụ của chất hấp phụ, so sánh khả

-H

năng hấp phụ của các chất hấp phụ khác nhau hoặc có thể tính toán dung

-L

Ý

lượng hấp phụ cực đại, chúng tôi tiến hành nghiên cứu mô hình đẳng nhiệt của

ÁN

quá trình hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y. Có hai mô hình đẳng nhiệt hấp phụ

TO

được khảo sát là mô hình đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich. Vì vậy, mô

ÀN

hình đẳng nhiệt hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y cũng được khảo sát dựa trên

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

TP

Từ đồ thị biểu diễn ở hình 3.3 và kết quả ở bảng 3.2 cho thấy hệ số tương

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

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

.Q

U

Y

N

H

Ơ

170

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

Đ

hai mô hình đó.

D

IỄ N

Bảng 3.3. Các tham số của mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y C0

Ce

qe

(mg/l)

(mg/l)

(mg/g)

170

54,50

115,50

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

1/Ce

1/qe

ln Ce

ln qe

1,83.10-2

8,66.10-3

3,9982

4,7493

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

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

317

117,25

199,75

8,53.10-3

5,01.10-3

4,7643

5,2971

365

138,25

226,75

7,23.10-3

4,41.10-3

4,9291

5,4238

420

153,50

266,50

6,51.10-3

3,75.10-3

5,0337

5,5854

H

Ơ

Trên cơ sở số liệu ở bảng 3.3, xây dựng đồ thị biễu diễn phụ thuộc của

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

Y

N

1/qe theo 1/Ce và ln Ce theo ln qe ta được đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir

G N

0,006

0,005

H Ư

1/qe

0,007

TR ẦN

0,004 0,003 0,002

B

0,001

10 00

0 0,006

0,01

0,012

0,014

0,016

0,018

0,02

1/Ce

Ó

A

0,008

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Hình 3.4. Đồ thị đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y

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

0,008

Đ ẠO

y = 0,3956x + 0,0014 R² = 0,9917

0,009

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

0,01

http://daykemquynhon.ucoz.com

U .Q

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

(hình 3.4) và đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich (hình 3.5).

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

5,7 5,6 5,5

y = 0,7696x + 1,6613 R² = 0,9885

5,4

N Ơ

5,2

H

5,1

N Y

5

.Q

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

4,8

TP

4,7 4,6 4,15

4,35

4,55

4,75

4,95

5,15

Đ ẠO

3,95

G

ln Ce

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Hình 3.5. Đồ thị đẳng nhiệt Freundlich hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y Các thông số nhiệt động của mô hình Langmuir và mô hình Freundlich

TR ẦN

đối với sự hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y được tính toán và trình bày ở bảng 3.4.

10 00

B

Bảng 3.4. Thông số nhiệt động của quá trình hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y Đẳng nhiệt Langmuir Qm (mg/g)

3,5389.10-3

714,29

R2

KF

n

R2

0,9917

5,2662

1,2994

0,9885

Ý

-H

Ó

A

KL (L/mg)

Đẳng nhiệt Freundlich

-L

Từ kết quả ở hình 3.4 và 3.5 cho thấy cả hệ số tương quan của mô hình

ÁN

đẳng nhiệt Langmuir (0,9917) và hệ số tương quan của mô hình đẳng nhiệt

TO

Freundlich (0,9885) đều tương đối cao chứng tỏ quá trình hấp phụ Cu(II) tuân

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

U

4,9

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

ln qe

5,3

ÀN

theo cả hai mô hình đẳng nhiệt. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của tác

D

IỄ N

Đ

giả [16, 21], khác với các nghiên cứu của các tác giả [12, 15] và được trình bày ở bảng 3.5.

Bảng 3.5. So sánh mô hình đẳng nhiệt hấp phụ của một số nghiên cứu khác Vật liệu

Mô hình đẳng nhiệt

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

R2

TLTK

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

RL = 0,9860

Freundlich

RF = 0,9797

RL(RY) = 0,9946

RL = 0,9917

Freundlich

RF = 0,9885

Đ ẠO

TP

Langmuir

[15]

Khóa luận này

N

Sự phù hợp cao của hai mô hình đẳng nhiệt chứng tỏ đã xảy ra sự hấp

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

TR ẦN

phụ đơn lớp và bề mặt chất hấp phụ là không đồng nhất. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của tác giả [23]. Giá trị 1/n nằm trong khoảng (0,1; 1) cho thấy quá trình hấp phụ là thuận lợi. Dung lượng hấp phụ cực đại là 714,29 mg/g,

10 00

B

cao hơn so với các nghiên cứu của các tác giả [2, 14, 18] và được trình bày ở bảng 3.6.

Điều kiện thực nghiệm

Vỏ lạc

VCu(II) = 50 mL

TO

ÁN

CCu(II) = 5,58 ÷ 399,76 mg/L

ÀN

Qm (mg/g)

TLTK

7,67

[2]

43,47

[14]

mVLHP = 1000 mg

-L

Ý

-H

Vật liệu

Ó

A

Bảng 3.6. So sánh DLHP cực đại của một số nghiên cứu khác

pH = 4 ÷ 5 T = 298 K mVLHP = 100 mg

Đ IỄ N D

RL = 0,990

G

MCM-41Y

Langmuir

[12]

.Q

RL(TS) = 0,9893

Than hoạt tính

H

RL(RS) = 0,9891

Langmuir

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

[21]

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

Langmuir

[16]

N

RF = 0,992

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Freundlich

N

Đất sét tự nhiên

RL = 0,997

Y

Nhựa SK112H

Langmuir

U

Hạt nano cacbon

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

Ơ

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

Cac bon hoạt tính chế tạo từ bã nho

CCu(II) = 10 ÷ 100 mg/L VCu(II) = 50 mL pH = 5 T = 318 K

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

mVLHP = 2,5 mg CCu(II) = 1 ÷ 18 mg/L 28,7

[18]

N

pH = 6

Ơ

bởi nhóm amin

VCu(II) = 25 mL

H

T = 298 K

Y

U

Khóa luận này

TP

VCu(II) = 250 mL

Đ ẠO

T = 303 K

G

3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hấp phụ

N

Yếu tố nhiệt độ cũng ảnh hưởng lớn đến quá trình hấp phụ Cu(II) lên

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

MCM-41Y. Tùy thuộc vào bản chất quá trình hấp phụ là hấp phụ vật lí hay

TR ẦN

hóa học mà ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hấp phụ là khác nhau. Vì vậy, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hấp

10 00

B

phụ Cu(II) lên MCM-41Y. Quá trình được mô tả ở mục 2.4.2.2 và kết quả

A

được trình bày ở hình 3.6 sau:

Đ

ÀN

TO

ÁN

Ý

-L

DLHP (mg/g)

350

-H

400

Ó

450

IỄ N D

714,29

.Q

CCu(II) = 170 ÷ 317 mg/L

MCM-41Y Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa Quy Nhơn 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

N

mVLHP = 250 mg

300 250

20 độ C

200

30 độ C

150

40 độ C

100

50 độ C

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

được chức năng hóa

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nano oxit sắt từ

50 0 0

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

100

200

300

400

t (phút)

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn DLHP Cu(II) (420 mg/L) lên MCM-41Y ở các nhiệt độ khác nhau 20 đến 50 0C. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của các tác giả [16, 19].

H

Ơ

Kết quả này là do khi tăng nhiệt độ, vận tốc các ion Cu(II) tăng, từ đó tăng

N

Từ kết quả ở hình 3.6 cho thấy DLHP Cu(II) tăng theo chiều nhiệt độ từ

Y

N

cường sự tương tác giữa ion Cu(II) với MCM-41Y, đồng thời số lượng ion

Đ ẠO

trúc bên trong của vật liệu làm cho các ion Cu(II) xâm nhập sâu và nhiều hơn [16].

G

Như kết quả đã trình bày ở mục 3.2, quá trình hấp phụ Cu(II) bằng

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

MCM-41Y tuân theo mô hình động học bậc hai. Vì vậy ở đây mô hình động học bậc hai biểu kiến được sử dụng để đánh giá các thông số liên quan. Kết

TR ẦN

quả được trình bày ở hình 3.7 và bảng 3.7.

2

10 00

B

1,8 1,6

Ó

A

1,4

30 độ C 40 độ C

0,6

50 độ C

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

0,8

0,4 0,2 0

0

100

200

300

400

t (phút)

IỄ N D

20 độ C

-H

1

Ý

t/qt

1,2

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

TP

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

lên. Mặc khác, khi nhiệt độ tăng cũng có thể gây nên hiệu ứng trương nở cấu

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

Cu(II) nhận đủ năng lượng để tương tác với bề mặt của MCM-41Y cũng tăng

Hình 3.7. Đồ thị mô tả động học hấp phụ bậc hai biểu kiến của quá trình hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y ở các nhiệt độ khác nhau

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

Bảng 3.7. Một số tham số của phương trình động học bậc hai biểu kiến biểu diễn quá trình hấp phụ Cu(II) (420 mg/L) lên MCM41-Y

1/T

R2

293

3,413.10-3

0,997

1,17.10-4

-9,0517

303

3,300.10-3

0,9994

2,20.10-4

-8,4217

313

3,195.10-3

0,9999

3,70.10-4

323

3,096.10-3

1

5,17.10-4

N

k2

Nhiệt độ (K)

-7,5684

G

Từ kết quả ở hình 3.7 và bảng 3.7 cho thấy quá trình hấp phụ Cu(II) lên

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

MCM-41Y ở các nhiệt độ khác nhau tuân theo phương trình động học bậc hai

TR ẦN

biểu kiến. Đồng thời khi nhiệt độ tăng thì giá trị hằng số tốc độ k2 tăng.

Quá trình hấp phụ Cu(II) bằng MCM-41Y tuân theo phương trình động học bậc hai biểu kiến và giả thiết hằng số tốc độ k2 phụ thuộc vào nhiệt độ

10 00

B

theo phương trình Arrhenius thì:

A

ln k 2 = -

Ea 1 . + ln k 0 R T

-H

Ó

Trong đó: Ea là năng lượng hoạt hóa của quá trình hấp phụ, k0 là hằng số.

Ý

Từ các giá trị ở bảng 3.7, biểu diễn sự phụ thuộc của ln k2 vào 1/T thu

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

được đồ thị ở hình 3.8.

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

TP

-7,9007

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

Y

N

H

Ơ

ln k2

(g/mg.phút)

Đ ẠO

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

ở các nhiệt độ khác nhau

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

0 0,00305 0,0031 0,00315 0,0032 0,00325 0,0033 0,00335 0,0034 0,00345 -1 -2 -3

Ơ H

-5

N .Q

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

-7

TP

-8

-10

Đ ẠO

-9

N

G

1/T

H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ln k2 vào 1/T của quá trình

TR ẦN

hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y Do đó phương trình Arrhenius có dạng:

ln k2= -4719,9.1/T + 7,1088

10 00

B

Thay số vào ta tính được giá trị năng lượng hoạt hóa của quá trình hấp

A

phụ:

-H

Ó

Ea =

4719,9.1,987 = 9,3784 (Kcal/mol) 1000

Ý

Năng lượng hoạt hóa của quá trình hấp phụ xấp xỉ 9,4 Kcal/mol chứng tỏ

-L

quá trình hấp phụ Cu(II) lên MCM-41Y chủ yếu mang bản chất hấp phụ hóa

ÁN

học. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của các tác giả [18, 19]. Như vậy

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Cu(II) hấp phụ lên vật liệu MCM-41Y theo cơ chế trao đổi ion.

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

U

Y

-6

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

ln k2

-4

N

y = -4719,9x + 7,1088 R² = 0,9885

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Kết luận Từ các kế t quả nghiên cứu của đề tài, chúng tôi có thể rút ra mô ̣t số kế t

Ơ

N

luâ ̣n như sau:

H

1. Đã đánh giá khả năng hấp phụ Cu(II) lên vật liệu MCM-41Y. Kết quả

Y

N

cho thấy khi tăng nồng độ Cu(II) hoặc nhiệt độ thì khả năng hấp phụ tăng.

Đ ẠO

2. Vật liệu MCM-41Y hấp phụ tốt Cu(II) trong dung dịch nước với dung lượng hấp phụ cực đại là 714,29 mg/g. Quá trình hấp phụ Cu(II) bằng MCM-

N H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

hình đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich.

G

41Y tuân theo phương trình động học bậc hai biểu kiến và phù hợp cả hai mô

TR ẦN

3. Quá trình hấp phụ chủ yếu mang bản chất hấp phụ hóa học với năng lượng hoạt hóa là 9,3784 (Kcal/mol).

Từ các kết quả trên có thể thấy rằng vật liệu MCM-41Y là một vật liệu

10 00

B

tiềm năng trong việc xử lý nước ô nhiễm đồng. * Kiến nghị

Ó

A

Trên đây là mô ̣t số kế t quả bước đầ u trong pha ̣m vi mô ̣t khóa luâ ̣n tố t

-H

nghiê ̣p, nế u có điề u kiê ̣n đề tài có thể mở rô ̣ng theo các hướng sau:

Ý

1. Tiếp tục tìm hiểu, nghiên cứu sự hấp phụ của vật liệu MCM-41Y đối

-L

với các kim loại nặng khác như asen, chì, cadmi,… và các chất hữu cơ gây ô

ÁN

nhiễm.

TO

2. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu sau khi đã hấp phụ cũng như

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

TP

41.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

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

U

Khả năng hấp phụ của vật liệu MCM-41Y tốt hơn nhiều so với vật liệu MCM-

D

IỄ N

Đ

ÀN

ảnh hưởng của các ion kim loại nặng khác đến quá trình hấp phụ đồng.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt

Ơ

quản trung bình MCM-41 với nguồn silic từ tro trấu, Khóa luận tốt nghiệp,

N

[1]. Nguyễn Thị Ngọc Ánh (2015), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu mao

H

Khoa Hóa học, Đại học Sư phạm Huế.

Y

N

[2]. Nguyễn Thùy Dương (2009), Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số

[3]. Trần Văn Đức (2012), Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng Cu2+

G

và Zn2+ trong nước bằng vật liệu SiO2 tách từ vỏ trấu, Luận văn thạc sĩ khoa

N

học Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học, Đại học Đà Nẵng.

H Ư

TR ẦN

[4]. Nguyễn Thị Ngọc Hà (2016), Nghiên cứu tổng hợp chất xúc tác trên nền vật liệu MCM-41 với nguồn silic từ tro trấu, Luận văn thạc sĩ khoa học

B

Hóa lý thuyết và hóa lý, Khoa hóa học, trường Đại học Sư phạm, Đại học

10 00

Huế.

[5]. Lê Thị Diệu Lan (2013), Nghiên cứu khả năng hấp phụ asen trên vật

Ó

A

liệu Al – CTAB – Betonit, Khóa luận tốt nghiệp, Khoa Hóa học, trường Đại

-H

học Sư phạm, Đại học Huế.

Ý

[6]. Trần Thị Ngọc Ngà (2013), Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cu2+

-L

và Pb2+ trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã đậu nành, Luận văn thạc sĩ khoa

ÁN

học Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học, Đại học Đà Nẵng.

IỄ N

Đ

ÀN

TO

[7]. Hoàng Nhâm (2005), Hóa học vô cơ tập 3, Nhà xuất bản Giáo dục

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

Đ ẠO

học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên.

http://daykemquynhon.ucoz.com

D

TP

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

trường, Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa phân tích, Khoa Hóa học, trường Đại

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

ion kim loại nặng trên vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc và thăm dò xử lý môi

[8]. Nguyễn Thị Hồng Sương (2015), Nghiên cứu tinh thể hóa vật liệu

mao quản trung bình MCM-41, Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa vô cơ, Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế.

[9]. Trịnh Thị Thanh (2012), Độc học môi trường và sức khỏe con người, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội.

[10]. Huỳnh Thị Thảo Trang, Phan Hoàng Minh Duy (2013), Nghiên cứu loại bỏ ion Cu2+ trong nước thải bằng Sargassum Mcclurei, Bản tin Khoa học

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

và giáo dục, Trường Đại học Yersin, Đà Lạt.

[11]. Nguyễn Đình Triệu (1999), Các phương pháp vật lý ứng dụng trong hóa học, NXB Đại học quốc gia Hà Nội, Hà Nội.

Ơ

N

Tiếng Anh

H

[12]. A. T. Sdiri, T. Higashi (2014), F. Jamoussi, Adsorption of copper

Y

N

and zinc onto natural clay in single and binary systems, Journal of Cleaner

Đ ẠO

γ-alumina support, Surface Science 651, 22–27.

[14]. Demiral H, Gungor C.(2016), Adsorption of copper(II) from

G

aqueous solutions on activated carbon prepared from grape bagasse, Journal

N H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

of Cleaner Production 124, 103-113.

[15]. Dragan D Milenković1, Milutin M Milosavljević2, Aleksandar D

TR ẦN

Marinković3, Veljko R Đokić3, Jelena Z Mitrović4 and Aleksandar Lj Bojić4 (2013), Removal of copper(II) ion from aqueous solution by high-porosity

10 00

B

activated carbon, Water SA Vol.39, 515-521.

[16]. Iman Mobasherpour, Esmail Salahi, Mohsen Ebrahimi (2014),

Ó

A

Thermodynamics and kinetics of adsorption of Cu(II) from aqueous solutions

Ý

792–801.

-H

onto multi-walled carbon nanotubes, Journal of Saudi Chemical Society 18,

-L

[17]. Jamal A. Abudaia, Mohamed O. Sulyman, Khalad Y. Elazaby, and

ÁN

Salah M. Ben-Ali (2013), Adsorption of Pb (II) and Cu (II) from Aqueous

TO

Solution onto Activated Carbon Prepared from Dates Stones, International

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

TP

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

[13]. Brian N. Papas, Jerry L. Whitten (2016) Adsorption of copper on a

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

Production 124, 1081-1092.

D

IỄ N

Đ

ÀN

Journal of Environmental Science and Development, Vol. 4, No. 2.

[18]. Li H., Xiao D.L, He H., Lin R., Zuo P.L. (2013), Adsorption

behavior and adsorpption mechanism of Cu(II) ions on amino-functionalized magnetic nanoparticles, Trans. Nonferruos Met. Soc, China, 23, 2657-2665.

[19]. Mohamed Z., Abdelkarim A., Ziat K., Mohamed S. (2016), Adsorption of Cu(II) onto natural clay: Equilibrum and thermodynamic studies, J. Mater. Environ Sci, 7 (2), 566-570.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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

https://twitter.com/daykemquynhon https://daykemquynhonofficial.wordpress.com

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

[20]. Muslim a., Zulfian, Ismayanda M. H., Devrina E., Fahmi H. (2015), Adsorption of Cu(II) from the aqueous solution by chemical activated adsorbent of areca catechu shell, Journal of Engineering Science and

Ơ

N

Technology Vol. 10, No.12, 1654 – 1666.

H

[21]. Saad Salman, Fariha Idrees BS, Mohammad Usman, Abd Ullah and

Y

N

Muhammad Salim Khan (2016), Kinetics and Equilibrium Studies of Cu(II)

Đ ẠO

[22]. Soon-An Ong, Eiichi Toorisaka, Makoto Hirata, Tadashi Hano (2013), Comparative study on kinetic adsorption of Cu(II), Cd(II) and Ni(II)

G

ions from aqueous solutions using activated sludge and dried sludge, Appl

N H Ư

http://daykemquynhon.ucoz.com

Water Sci, 321-325.

TR ẦN

[23]. V. Balakrishnan, S. Arivoli, A. Shajudha Begum and A. Jafar Ahamed (2010), Studies on the adsorption mechanism of Cu(II) ions by a new activated carbon, Journal of Chemical and Pharmaceutical Research, 176-

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Ý

-H

Ó

A

10 00

B

190.

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

TP

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

SK112H and DMSCH, Journal of Environmental & Analytical Toxicology.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

U

Ions Adsorption from Aqueous Solutions and Kalpani River on TP260H,

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

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