KHÓA LUẬN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ KHÍ SO2 BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ ĐƯỢC ĐIỀU CHẾ TỪ LÕI NGÔ

Để khắc phục, giảm thiểu mức độ ô nhiễm không khí hiện nay, một số côngtrình khoa học đã tiến hành nghiên cứu chế tạo các vật liệu hấp phụ khác nhau nhằmcải thiện môi trường không khí xu

MỞ ĐẦU

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường không khí, đặc biệt tại các đô thị khôngchỉ còn là vấn đề riêng lẻ của một quốc gia hay một khu vực mà nó đã trở thành vấn đềcủa toàn cầu Với tốc độ phát triển kinh tế ngày càng cao như hiện nay thì những hoạtđộng như giao thông vận tải, nhiều khu công nghiệp, nhà máy sản xuất mọc lên lànguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm không khí

Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội của các quốc gia trên thế giới trong thờigian qua đã có những tác động lớn đến môi trường, đã làm cho môi trường sống củacon người bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi tệ hơn

Những năm gần đây, nhân loại đã phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễmkhông khí Đó là sự biến đổi của khí hậu, nóng lên toàn cầu, sự suy giảm tầng ozon vàmưa axit

Ở Việt Nam ô nhiễm môi trường không khí đang là vấn đề bức xúc đối với môitrường đô thị, công nghiệp và các làng nghề

Để khắc phục, giảm thiểu mức độ ô nhiễm không khí hiện nay, một số côngtrình khoa học đã tiến hành nghiên cứu chế tạo các vật liệu hấp phụ khác nhau nhằmcải thiện môi trường không khí xung quanh

Than hoạt tính là vật liệu hấp phụ có khả năng xử lý ô nhiễm môi trường khôngkhí rất tốt và đang được các nhà nghiên cứu quan tâm hiện nay Tận dụng nguồnnguyên liệu phế thải dồi dào là lõi ngô để chế tạo than hoạt tính không những góp phầnlàm giảm ô nhiễm môi trường không khí mà còn đem lại nhiều lợi ích về kinh tế, xãhội

của than hoạt tính thị trường và than hoạt tính được chế tạo từ lõi ngô” Đề tài

nghiên cứu với nội dung như sau:

3.Khảo sát ảnh hưởng liều lượng của khí SO2 ban đầu đến khả năng hấp phụ củathan hoạt tính thị trường và than hoạt tính lõi ngô

được chế tạo từ lõi ngô

Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Thành phần cấu trúc và thành phần hóa học của môi trường không khí 1.1.1 Thành phần cấu trúc

a.Tầng đối lưu (troposphere)

Tầng đối lưu chiếm khoảng 70% khối lượng khí quyển, ở độ cao từ 0đến 11 km,càng lên cao nhiệt độ càng giảm Độ cao của tầng đối lưu có thể thay đổi khoảngvài

km, tùy thuộc vào các yếu tố, nhiệt độ, bề mặt đất (khoảng 8 km ở hai cực, 18 km

Mật độ không khí giảm rất nhanh theo độ cao(hàm số mũ) Nếu không bị ô nhiễm, thìnhìn chung thành phần của khí quyển ở tầng đối lưukhá đồng nhất, do có dạng đối lưuliên tục của các khối không khí trong tầng Tầng đối lưu làmột vùng xoáy, do có sự mấtcân bằng trong tốc độ sưởi ấm và làm lạnh giữa vùng xích đạovà ở hai đầu cực

Phần trên cùng của tầng đối lưu có nhiệt độ thấp nhất (vào khoảng -56°C) đượcgọi làđỉnh tầng đối lưu hoặc lớp dừng (tropopause), đánh dấu sự kết thúc xu hướnggiảm nhiệt theođộ cao trong tầng đối lưu, và bắt đầu có sự tăng nhiệt độ Ở đỉnh tầngđối lưu do nhiệt độ rấtthấp, hơi nước bịngưng tụ và đông đặc nên không thể thoát khỏitầng khí quyển thấp Nếukhông có đỉnh tầng đối lưu, đóng vai trò như tấm chắn rất hữuhiệu, hơi nước có thể bay lêncác tầng khí quyển bên trên và sẽ bị phân tích dưới tácdụng của bức xạ tử ngoại có nănglượng lớn Hydro tạo thành do phản ứng phân tích sẽthoát khỏi khí quyển (hầu hết hydro vàheli vốn có trong khí quyển đã thoát khỏi khíquyển theo con đường này)

b Tầng bình lưu (stratosphere)

Tầng bình lưu ở độ cao từ 11 đến 50 km, nhiệt độ tăng theo độ cao, từ -56°C

một số gốc hóa học khác Phía trên đỉnh tầng đối lưu và phần dưới của tầng bình lưu làtầng ozon, nhiệt độ trong tầng này gần như không đổi Ozon ở vùng này đóng một vaitrò cực kỳ quan trọng, nó có tác dụng như lá chắn bảo vệ cho cuộc sống trên bề mặtTrái đất, tránh được tác hại của tia tử ngoại từ ánh sáng Mặt trời

O3 + hν (λ: 220 - 330 nm) O2 + O + Q (làm tăng nhiệt độ)

Trong tầng bình lưu, không khí ít bị khuấy động, do đó thời gian lưu của cácphần tử hóa học ở vùng này khá lớn Nếu các chất gây ô nhiễm bằng cách nào đó xâmnhập vào tầng này, thì chúng sẽ tồn tại và gây ảnh hưởng tác động trong một thời giandài hơn nhiều so với ảnh hưởng của chúng ở tầng đối lưu

c.Tầng trung lưu (tầng trung gian, mesosphere)

Tầng trung lưu ở độ cao từ 50 km đến 85 km, nhiệt độ giảm theo độ cao, từ -2°Cđến -92°C, do không có nhiều các phần tử hóa học hấp thụ tia tử ngoại, đặc biệt là

được tạo thành do oxy và nitơ oxit hấp thụ bức xạ tử ngoại xa

d Tầng nhiệt lưu (tầng nhiệt, tầng ion, thermosphere)

Tầng nhiệt lưu ở độ cao từ 85 đến trên 500 km Nhiệt độ trong tầng này tăng từ-92°C đến 1200°C Trong tầng này, do tác dụng của bức xạ Mặt trời, nhiều phản ứng

và nhiều hạt bị ion hóa phản xạ sóng điện từ sau khi hấp thụ bức xạ Mặt trời ởvùngtử ngoại xa (λ< 290 nm)

Ngoài các tầng trên, người ta còn có khái niệm tầng điện ly hay tầngngoài(exosphere) và tầng ion (ionosphere)

Tầng ngoài bao quanh Trái đất ở độ cao lớn hơn 800 km, có chứa các ion oxy

hydro ở tầng nàycó thể tách ra và đi vào vũ trụ (khoảng vài nghìn tấn năm) Mặt khác,các dạng plasma do Mặttrời phát ra và bụi vũ trụ (khoảng 2 g/km2) cũng đi vào khíquyển Trái đất Nhiệt độ của tầngnày tăng rất nhanh đến khoảng 1700°C

Tầng ion là khái niệm dùng để chỉ phần khí quyển ở độ cao từ 50 km trở lên,trong vùng nàykhông khí có chứa nhiều ion Sự có mặt của các ion trong vùng này đãđược biếtđến từ năm 1901, khi người ta phát hiện ra hiện tượng phản xạ của sóng radioicủa lớp khíquyển tầng cao

Giới hạn trên của khí quyển và đoạn chuyển tiếp vào vũ trụ rất khó xác định,cho tớinay, người ta mới ước đoán khoảng 500 - 1000 km.

1.1.2 Thành phần hóa học của không khí sạch

Thành phần của không khí sạch, khô, coi như không ô nhiễm, được tính theo tỉ

lệ phần trăm thể tích chủ yếu là Nitơ 78,90% và Oxi 20,94% và một số đơn chất, hợpchất khác được trình bày trong bảng

Môi trường không khí bao quanh con người là không khí ẩm bao gồm không khíkhô, hơi nước và còn chứa nhiều bụi, kể cả các hạt lơ lửng

Các chất

Công thứcphân tử

Tỉ lệ theo thểtích (%)

Tổng trọng lượng trong khíquyển (triệu tấn)

1.1.3 Tiêu chuẩn về chất lượng môi trường không khí

Ngoài các thành phần chính đã được liệt kê ở bảng 1.1, trong không khí cònchứa rất nhiều thành phần khác được sinh ra trong các quá trình tự nhiên và nhân tạo.Những thành phần này có thể gây độc hại, ảnh hưởng đến đời sống của con người vàsinh vật Hàm lượng ở bảng 1.2 và 1.3

Bảng 1.2 Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại trong không khí xung

quanh

Đơn vị: Microgam trên mét khối (μg/mμg/mg/m 3 )

bình

Nồng độ chophépCác chất vô cơ

và kim loại – theo Cd)

(tính theo MnO2) 24 giờ 8

Các chất gây mùi khó chịu

Phương pháp phân tích xác định các thông số chất lượng không khí thực hiệntheo hướng dẫn của các tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn phân tích tương ứng củacác tổ chức quốc tế.

1.2 Sự ô nhiễm môi trường không khí

1.2.1 Khái niệm về sự ô nhiễm môi trường không khí

Ô nhiễm không khí là hiện tượng làm cho không khí sạch thay đổi thành phần

và tính chất do bất cứ nguyên nhân nào, có nguy cơ gây tác hại tới thực vật và độngvật, đến các môi trường xung quanh, đến sức khỏe con người

Quá trình gây ô nhiễm không khí xảy ra theo các bước sau :

- Chất gây ô nhiễm hay tác nhân ô nhiễm được phát sinh từ nguồn gây ô nhiễm,

- Quá trình phát tán, lan truyền trong khí quyển của các chất gây ô nhiễm,

- Quá trình tương tác với bộ phận tiếp nhận là động thực vật, con người, cáccông trình xây dựng, đồ vật chịu sự tác động có hại của các tác nhân gây ô nhiễm

* Căn cứ vào nguồn gốc phát sinh chất gây ô nhiễm, người ta chia làm hai loại:

- Khí núi lửa: Núi lửa phun ra những nham thạch nóng với nhiều khói bụi giàusunfua, ngoài ra còn metan và một số khí khác Bụi được phun cao và lan tỏa rất xa

- Cháy rừng: Các đám cháy này thường lan truyền nhanh, rộng có nhiều bụi vàcác khí

- Bão bụi gây nên gió mạnh: Bão, mưa bào mòn đất sa mạc, đất trồng và gió thổitung lên thành bụi Sóng biển cũng tung hơi nước mang theo bụi muối kim loại lantruyền vào không khí

- Các quá trình thối rữa các xác động thực vật cũng phát thải ra nhiều khí độcnhư NH3, H2S, CH4

Ngoài ra cũng phải kể đến các phản ứng hóa học giữa những khí tự nhiên hìnhthành các khí sunfua, các khí oxit nitơ, các loại muối

Tổng lượng tác nhân ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên rất lớn nhưng phân bổđồng đều trên toàn thế giới, nồng độ của chúng lại không tập trung ở một vùng, nêncon người và động thực vật cũng đã làm quen với tác nhân này.

Nguồn ô nhiễm nhân tạo rất đa dạng, chủ yếu do hoạt động công nghiệp, giaothông vận tải, đốt nhiên liệu hóa thạch, hoạt động nông nghiệp và các hoạt động khác

bụi kim loại nặng Bảng 1.3 cho biết tổng lượng chất thải có nguồn gốc nhân tạo củathế giới ( số liệu của năm 1992 )

Nguồn gây ô nhiễm

Tác nhân gây ô nhiễm (μg/m đơn vị triệu tấn )

- Giao thông vân tải (ô tô, máy

bay, tàu hỏa, canô, xe máy)`

chúng đã có đặc tính độc hại và tác động ngay đến bộ phận tiếp nhận Ví dụ: SO2 sinh

ra khi đốt than và dầu khí, nếu con người hít phải sẽ gây tức ngực và đau đầu, ở hàmlượng lớn có thể dẫn đến tử vong

 Tác nhân ô nhiễm thứ cấp: Là những chất mới được tạo ra trong khí quyển do sựtương tác hóa học giữa các chất gây ô nhiễm sơ cấp với các chất vốn có trong khíquyển, rồi mới tác động đến bộ phận tiếp nhận Ví dụ: mưa axit là tác nhân gây ônhiễm thứ cấp được tạo thành bởi khí SO2 và nước, gây ảnh hưởng tới mùa màng vàcông trình xây dựng.

1.2.2 Các chất gây ô nhiễm môi trường không khí

a.Các hợp chất chứa lưu huỳnh (S)

Các hợp chất có chứa lưu huỳnh chủ yếu có trong khí quyển là: SO2, SO3, H2S,H2SO4 và các muối sunfat Các nguồn tạo ra chúng chủ yếu là các quá trình đốt cháycác nhiên liệu hóa thạch, sự phân hủy và đốt cháy chất hữu cơ chứa lưu huỳnh, cáchoạt động của núi lửa Các hợp chất lưu huỳnh tồn tại trong không khí một thời gianrồi sau đó lại sa lắng xuống đất hay các đại dương

theo quá trình hóa học hay quá trình quang hóa

quá trình oxi hóa hóa học diễn ra rất thuận lợi với điều kiện có mặt các chất xúc tác

có thể tạo ra amôni sunfat

được hoạt hóa, chuyển sang trạng thái kích hoạt, có năng lượng lớn nên tác dụng với

nitơ và hidrocacbon

vài ngày

SO2 là khí tương đối nặng nên thường ở gần mặt đất, ngang tầm sinh hoạt của

tan trong nước nên dễ phản ứng với cơ quan hô hấp của người và động vật khi xâm

tác động mạnh hơn, thậm chí có thể gây co thắt phế quản và dẫn đến tử vong

nhiễm độc cây trồng, giảm tuổi thọ của các sản phẩm vải, nilông, tơ nhân tạo, đồ dùngbằng da, giấy, ảnh hưởng đến chất lượng của các công trình xây dựng…

trứng thối ) được đưa vào khí quyển với những lượng rất lớn từ nguồn tự nhiên và nhân

hữu cơ chứa lưu huỳnh; các quá trình tinh chế dầu mỏ, tái sinh sợi hoặc chế biến thực

các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi khuẩn từ rác thải, cống rãnh, bờ biển, ao tù, hồnước cạn, kể cả từ các hầm lò khai thác than, các vệt núi lửa

H2S + O3 → H2O + SO2

Khí sunfua hidro có thể gây độc hại như sau: ở nồng độ thấp gây nhức đầu, khóchịu; ở nồng độ cao ( > 150ppm) gây tổn thương màng nhày của cơ quan hô hấp, viêmphổi; ở nồng độ khoảng 700ppm đến 900ppm có thể xuyên màng phổi, xâm nhập mạchmáu, dẫn đến tử vong

Đối với thực vật, H2S làm tổn thương lá cây, rụng lá, giảm khả năng sinhtrưởng

b Oxyt Cacbon

Cacbon monoxit CO là chất khí không màu, không mùi, bản chất là khí độc.Nguồn CO nhân tạo chủ yếu được phát ra từ các quá trình cháy không hoàn toàn cácnhiên liệu hóa thạch Ngày nay, qua nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng nguồn phátsinh ra CO tự nhiên lớn gấp khoảng 10 đến 15 lần nguồn CO nhân tạo Các nguồn phátsinh CO trong tự nhiên có thể là do sự oxi hóa metan, khởi đầu bằng phản ứng giữa

CH4 + HŌ → CH3· + H2OSau đó, một chuỗi các phản ứng phức tạp khác diễn ra dẫn đến sự hình thành

Ngoài ra, người ta đánh giá được rằng vào khoảng 10% CO lượng được tạo ra từcác đại dương và từ các quá trình đốt cháy

Trong tự nhiên CO bị loại trừ bởi một số quá trình như:

của sự loại trừ CO này là do kết quả của sự hoạt động sinh học diễn ra trong đất

Bản chất của CO là khí độc, nếu xâm nhập vào cơ thể, CO tác dụng với hồng

hồng cầu đi nuôi các tế bào của cơ thể:

Ngộ độc nhẹ CO có thể để lại di chứng thiếu máu, hay quên Ngộ độc nặng gâyngất, lên cơn co giật, liệt tay chân và có thể dẫn đến tử vong trong vòng vài ba phút khinồng độ vượt quá 2% Thực vật khi tiếp xúc với CO ở nồng độ cao sẽ bị rụng lá, xoắn

lá, cây non có thể chết yểu

CO2 vốn có trong thành phần của không khí sạch, và sinh ra trong quá trình hôhấp của động thực vật; Xét về nguồn nhân tạo, CO2 được phát sinh từ sự đốt cháy hoàntoàn nguyên nhiên liệu chứa cácbon, theo các số liệu thống kê, hàng năm, chỉ riêngtrong quá trình chế biến và sử dụng than đá, con người đã thải vào khí quyển 2.109 tấnCO2 Trong tự nhiên, khoảng một nửa lượng CO2 được hơi nước và thực vật hấp thụ,phần còn lại tồn lưu trong môi trường không khí

Khí CO2 ở nồng độ thấp không gây nguy hiểm cho người và động vật, đối vớithực vật, khí CO2 có ảnh hưởng tốt, tăng cường khả năng quang hợp nhất là trong điềukiện khí hậu nhiệt đới nóng, ẩm Tuy nhiên ở nồng độ cao sẽ gây nguy hại, hơn nữa khíCO2 là một trong các khí nhà kính nên việc tăng hàm lượng CO2 trong khí quyển sẽgây nên sự gia tăng hiệu ứng nhà kính, gây ô nhiễm môi trường không khí

c.Các hợp chất chứa nitơ

các muối nitrat, nitrit, và amoni

sinh từ sự oxyhóa nitơ của không khí do sấm sét, từ khí núi lửa và các quá trình phân

nhiễm không khí Các oxit nitơ khác tồn tại trong không khí với nồng độ rất nhỏ và

không gây lo ngại về ô nhiễm Tuy nhiên phải kể đến N2O là oxit nitơ phổ biến nhất,

nó là sản phẩm của hoạt động sinh học, trong phần trên của tầng đối lưu và tầng bình

xâm nhập vào cơ thể nó có thể tạo thành axit qua đường hô hấp hoặc tan vào nước bọt,vào đường tiêu hóa sau đó vào máu, gây nguy hiểm cho cơ thể

cây trồng, giảm tuổi thọ của các sản phẩm vải, nilông, tơ nhân tạo, đồ dùng bằng da,giấy, ảnh hưởng đến chất lượng của các công trình xây dựng…

một trong bốn nguyên nhân chính phân hủy ozôn, gây nên nguy cơ suy giảm tầng ôzonhiện nay

mặt ướt hoặc phản ứng với các chất có tính axit trong pha khí hay pha ngưng tụ tạo ra

NH3 có mùi khó chịu và gây viêm đường hô hấp cho người và động vật Khi tan

nồng độ cao sẽ bị bệnh đốm lá; giảm tỉ lệ nảy mầm ở hạt giống

Các muối nitrat và amoni thường không thải lên khí quyển với bất kì lượng đáng

vậy các oxit nitơ cuối cùng được chuyển hóa thành nitrat và tiếp đó được loại khỏi khíquyển do mưa hoặc được sa lắng khô

d Các hợp chất hữu cơ

Các hợp chất hữu cơ nói chung chiếm tỉ lệ khá lớn trong các chất gây ô nhiễm

và lại gây nhiễm độc lâu dài, chúng đi vào khí quyển từ nhiều nguồn tự nhiên và nhântạo khác nhau, nên không thể tiến hành những đo đạc cho tất cả các loại riêng rẽ, hoặcxác định tốc độ phát tán riêng rẽ của chúng được Vì vậy khi xem xét các hợp chất hữu

cơ gây ô nhiễm không khí thường chỉ xét tới lượng của một số loại nhất định Nhữnghidrocacbon có trong khí quyển ở dạng khí (có từ 1 đến 5 cacbon) được chú ý nhiềuhơn về mức độ ô nhiễm Ngoài ra còn có các chất ở dạng hạt gồm các hidrocacbonkhông bay hơi

Các hợp chất hữu cơ phát sinh chủ yếu từ quá trình đốt cháy nhiên liệu như than

đá, dầu mỏ, gỗ; từ khí thải của các quá trình sản xuất của các nhà máy lọc dầu, khaithác, chế biến và vận chuyển nhiên liệu hoặc từ nhiều ngành công nghiệp có sử dụngdung môi hữu cơ hay các hợp chất hữu cơ như sơn, in, dệt nhuộm, công nghiệp dượcphẩm và mỹ phẩm

Nếu xét theo góc độ ô nhiễm không khí thì khả năng gây ô nhiễm của các hợpchất hữu cơ trong khí quyển là do các sản phẩm tạo ra từ các phản ứng hóa học củachúng, điển hình là sự tồn tại của các gốc tự do trong môi trường không khí hay hỗnhợp khói quang hóa

e.Các loại bụi và sol khí

Bụi là một tập hợp nhiều hạt vật chất rắn hoặc lỏng, có kích thước nhỏ, nhờ sựvận động của không khí mà nó tồn tại phát tán trong diện rộng Những hạt dạng keo lơlửng có kích thước nhỏ hơn 1μm còn được gọi là sol khí Bụi và sol khí được đặc trưngm còn được gọi là sol khí Bụi và sol khí được đặc trưng

bởi thành phần hóa học và kích thước hạt Kích thước càng nhỏ thì thời gian lưu giữcủa chúng trong khí quyển càng lâu và càng có khả năng bay xa, lan rộng và xâm nhậpvào mọi vị trí trong cơ thể con người và động vật Thành phần hóa học của chúng cũng

Bụi có kích thước từ 0,001mm - 10mm, còn gọi là bụi bay, bao gồm tro, muội,khói và các hạt chất rắn đã bị nghiền nhỏ, lơ lửng trong không khí Loại bụi này thườnggây tổn thương cơ quan hô hấp, nhất là bụi thạch anh Bụi có kích thước lơn hơn 10m

m, gọi là bụi lắng, thường rơi xuống đất với tốc độ tăng dần

Căn cứ vào tác hại của bụi, người ta chia ra làm 5 loại bụi:

- Bụi gây nhiễm độc chung : chì, thủy ngân, benzen

- Bụi gây dị ứng, viêm mũi, hen, nổi ban : bụi bông gai, phấn hoa, bụi từ phânhóa học

- Bụi gây ung thư : Bụi quặng, bụi phóng xạ, hợp chất crôm

- Bụi gây nhiễm trùng : lông, tóc

- Bụi gây xơ phổi : bụi amiăng, bụi thạch anh

Bụi và sol khí nói chung là chất gây ô nhiễm, ngoài ra tác hại của chúng chủ yếucòn do khả năng hấp thụ hoặc tạo hợp chất với các oxyt kim loại hoặc hợp chất hữu cơ,làm nồng độ của các chất này trong khí quyển tăng rất cao, gây nhiễm độc

1.3. Giới thiệu về SO2 và phương pháp phân tích

1.3.1.Giới thiệu về SO2

Lưu huỳnh điôxit là một khí vô cơ không màu, nặng hơn không khí, có công thức

của lưu huỳnh bị đốt cháy" Nó có khả năng làm vẩn đục nước vôi trong, làm mất màudung dịch brôm và làm mất màu cánh hoa hồng

trong nước nên dễ phản ứng với cơ quan hô hấp của người và động vật khi xâm nhập

vào cơ thể Ở hàm lượng thấp, SO2 làm sưng niêm mạc, ở hàm lượng cao( > 0,5mg/m3)

mạnh hơn, thậm chí có thể gây co thắt phế quản và dẫn đến tử vong

nhiễm độc cây trồng, giảm tuổi thọ của các sản phẩm vải, nilông, tơ nhân tạo, đồ dùngbằng da, giấy, ảnh hưởng đến chất lượng của các công trình xây dựng…[8]

1.3.2 Phương pháp phân tích

axit được xác định bằng dung dịch kiềm tiêu chuẩn

Yếu tố ảnh hưởng: các hơi axit và ammoniac ảnh hưởng đến kết quả phép đo.Thu mẫu và phân tích: Mẫu khí được hút qua ống hấp thụ chứa dung dịch hấp thụ

Bản chất của hiện tượng hấp phụ là sự tương tác giữa các phân tử chất hấpphụ và chất bị hấp phụ Tuỳ theo bản chất của lực tương tác mà người ta phân biệt hai

loại hấp phụ là hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học.

Tùy theo bản chất lực tương tác mà người ta phân biệt hai loại hấp phụ là hấp phụvật lý và hấp phụ hóa học

(nguyên tử, phân tử, các ion…) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Van DerWalls yếu Đó là tổng hợp của nhiều loại lực hút khác nhau: tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng

và lực định hướng Trong hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấpphụ không tạo thành hợp chất hóa học (không hình thành các liên kết hóa học) mà chất

bị hấp phụ chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt chất hấpphụ Ở hấp phụ vật lí, nhiệt hấp phụ không lớn

chất hóa học với các phân tử chất bị hấp phụ Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liênkết hóa học thông thường (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí…) Nhiệthấp phụ hóa học lớn, có thể đạt tới giá trị 800kJ/mol Trong thực tế sự phân biệt hấpphụ vật lí và hấp phụ hóa học chỉ là tương đối, vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt.Trong một số quá trình hấp phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học[4]

1.4.2 Cân bằng hấp phụ - Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ

Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch Các phần tử chất bị hấp phụ khi

đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược lại pha mang Theothời gian, lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất rắn càng nhiều thì tốc độ dichuyển ngược trở lại pha mang càng lớn Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụbằng tốc độ giải hấp thì quá trình hấp phụ đạt cân bằng [3]

Một hệ hấp phụ khi đạt đến trạng thái cân bằng, lượng chất bị hấp phụ là một hàmcủa nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ: q = f (T, P hoặc C)

Ở nhiệt độ không đổi (T = const), đường biểu diễn sự phụ thuộc của q vào P hoặc

C (q = fT(P hoặc C)) được gọi là đường đẳng nhiệt hấp phụ

Đường đẳng nhiệt hấp phụ có thể được xây dựng trên cở sở lý thuyết, kinhnghiệm hoặc bán kinh nghiệm tùy thuộc vào tiền đề, giả thiết, bản chất và kinh nghiệm

xử lí số liệu thực nghiệm

Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng được nêu ở bảng 1.2

Đường đẳng nhiệt hấp phụ Phương trình Bản chất sự hấp phụ

Trong các phương trình trên, v là thể tích chất bị hấp phụ, đặc trưng cho đại lượng hấp

hấp phụ ở trạng thái lỏng tinh khiết ở cùng nhiệt độ Các kí hiệu khác là các hằng số[3], [4]