NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRẤU BIẾN TÍNH LÀM PHA TĨNHCHO KỸ THUẬT CHIẾT PHA RẮN VÀ ỨNG DỤNG TRONG TÁCH,LÀM GIÀU, XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT MỘT SỐ ION KIM LOẠI

Gần đây đã có nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước nghiên cứu về khảnăng hấp phụ kim loại nặng của vỏ trấu để xử lí ô nhiễm kim loại nặng cho các đối tượng môi trường, đặcbiệt là môi trư

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẶNG NGỌC ĐỊNH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRẤU BIẾN TÍNH LÀM PHA TĨNH CHO KỸ THUẬT CHIẾT PHA RẮN VÀ ỨNG DỤNG TRONG TÁCH, LÀM GIÀU, XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT MỘT SỐ ION KIM LOẠI

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 62 44 29 01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội – 2015

Công trình được hoàn thành tại:

Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học tự nhiên

Đại học quốc gia Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS TS NGUYỄN XUÂN TRUNG

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận án

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của xã hội hiện đại, chất lượng cuộc sống của con người ngày càngđược nâng cao Tuy nhiên kèm theo đó là sự ô nhiễm ngày càng gia tăng của môi trường sống phát sinh từcác hoạt động công nghiệp và dân sinh Một trong các nhóm chất độc hại được qui định ngặt nghèo về hàmlượng giới hạn cho phép trong bất kì một tiêu chuẩn nào cho các loại nguồn nước là nhóm các kim loại nặngbao gồm đồng, chì, kẽm, cadimi, coban, niken, crom Do có độc tính cao, nếu các kim loại này xâm nhậpvào cơ thể sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người Việc phân tích, xác định hàm lượng cáckim loại nặng trong các đối tượng môi trường và đánh giá mức độ ô nhiễm vì thế là vô cùng cần thiết Tuynhiên một khó khăn đặt ra là hàm lượng của các kim loại nặng trong các mẫu môi trường thường rất thấp,khó có thể xác định trực tiếp bằng các phương pháp phân tích công cụ thông thường như UV -VIS hay F-AAS Cần có giai đoạn tách và làm giàu các chất phân tích trước khi xác định bằng các kĩ thuật làm giàu nhưcộng kết, chiết lỏng-lỏng, điện phân, chiết pha rắn, chiết điểm mù, chiết giọt đơn, Trong các kĩ thuật này, kĩthuật chiết pha rắn là kỹ thuật được sử dụng phổ biến nhất với các ưu điểm như đơn giản, có hệ số làm giàucao và khả năng tự động hóa

Yếu tố quan trọng nhất quyết định hiệu quả làm việc của cột chiết pha rắn là vật liệu dùng làm phatĩnh trong cột chiết Nhiều loại vật liệu pha tĩnh như silic, than hoạt tính, các loại vật liệu polyme, các phụphẩm trong sản xuất nông nghiệp như bã mía, lõi ngô, chitin, chitosan, vỏ trấu đã được nghiên cứu, biếntính để tách, làm giàu lượng vết các ion kim loại Trong đó, các phụ phẩm nông nghiệp đang là đối tượngnghiên cứu thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học do đây là các vật liệu rất sẵn có, dễ tìm, giá thành

rẻ và thân thiện với môi trường

Vỏ trấu, một phụ phẩm nông nghiệp phổ biến nhất ở Việt Nam, được xếp loại là một polysaccharit,với thành phần cơ bản là các hợp chất hữu cơ như hemicellulose, cellulose, lignin,.v.v chứa các nhóm chứchoạt động như phenolic, alcohol, keton, carboxylic, v.v Các nhóm chức này có khả năng tham gia phản ứngtạo phức, trao đổi ion, hình thành hợp chất dạng liên kết phối trí với các ion kim loại nên có khả năng hấpphụ các ion kim loại tương đối tốt Gần đây đã có nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước nghiên cứu về khảnăng hấp phụ kim loại nặng của vỏ trấu để xử lí ô nhiễm kim loại nặng cho các đối tượng môi trường, đặcbiệt là môi trường nước, tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào nghiên cứu về khả năng sử dụng vỏ trấu làm vậtliệu pha tĩnh trong cột chiết pha rắn Bên cạnh đó, cũng có rất ít nghiên cứu đề cập đến việ c biến tính vỏ trấubằng cách gắn các thuốc thử hữu cơ có khả năng tạo phức với các ion kim loại cần xác định lên bề mặt vỏtrấu để tăng độ chọn lọc cũng như dung lượng hấp phụ hàm lượng các ion kim loại

Xuất phát từ những suy nghĩ này, chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu cho luận án của mình là

“Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu biến tính làm pha tĩnh cho kỹ thuật chiết pha rắn và ứng dụng trong tách, làm giàu, xác định lượng vết một số ion kim loại ”

* Mục tiêu nghiên cứu.

Mục tiêu của luận án là nghiên cứu phát triển phương pháp phân tích lượng vết một số ion kim loạinặng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (F -AAS) kết hợp làm giàu bằng kỹ thuật chiết pha rắn,

sử dụng vật liệu pha tĩnh là vỏ trấu biến tính

2.Nội dung luận án

Để đạt được mục tiêu đề ra, luận án sẽ tập trung vào các nội dung chính sau:

1 Nghiên cứu biến tính vỏ trấu làm pha tĩnh có khả năng hấp phụ các ion kim loại

2 Xác định một số tính chất vật lý của vật liệu từ vỏ trấu trước và sau biến tính

3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ tĩnh của vật liệu như: pH, thời gian hấp phụ,khối lượng chất hấp phụ, nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ

4 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ động như: Tốc độ nạp mẫu, lượng chất hấpphụ, thể tích mẫu ban đầu, loại chất rửa giải, nồng độ chất rửa giải, tốc độ rửa giải

5 Đánh giá độ lặp, độ lệch chuẩn, độ biến thiên, hiệu suất thu hồi của qui trình chiết pha rắn

6 Xây dựng qui trình phân tích kết hợp SPE – F-AAS và đánh giá qui trình phân tích

7 Ứng dụng phân tích lượng vết một số ion kim loại trong các đối tượng mẫu thực

3 Điểm mới, những đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn của luận án

Điểm mới của luận án là lần đầu tiên đã nghiên cứu và đưa ra được qui trình biến tính vỏ trấu thànhvật liệu hấp phụ kim loại nặng và xây dựng qui trình phân tích kết hợp với kỹ thuật chiết pha rắn sử dụng vậtliệu này để tách, làm giàu lượng vết kim loại có trong các đối tượng mẫu môi trường

Đóng góp về mặt thực tiễn

- Nghiên cứu này rất có ý nghĩa thực tế trong việc biến một phụ phẩm nông nghiệp rất sẵn có

ở Việt Nam thành một vật liệu không chỉ có ứng dụng trong lĩnh vực hóa phân tích mà còn có tiềmnăng ứng dụng cao để xử lí ô nhiễm kim loại trong các đối tượng môi trường, đặc biệt là môi trườngnước Qui trình xử lí đơn giản phù hợp với các phòng thí nghiệm địa phương, tiết kiệm được chi phídành để mua các vật liệu hấp phụ thuơng mại đắt tiền

4 Bố cục của luận án

Luận án gồm khoảng 160 trang trong đó có 45 bảng biểu, và 47 hình ảnh minh họa , bao gồm Danh mục

từ viết tắt, Danh mục bảng biểu, Danh mục hình ảnh; Chương 1: Tổng quan 29 trang; Chương 2: Thựcnghiệm 10 trang, Chương 3: Kết quả và thảo luận 89 trang, Kết luận 2 trang, Danh mục công trình khoa họcliên quan đến luận án 1 trang gồm 7 công trình, Tài liệu tham khảo 22 trang gồm 192 tài liệu, Phụ lục 20trang

NỘI DUNG LUẬN ÁN

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về kim loại nặng

1.1.1 Trạng thái tự nhiên và nguồn phát tán

Trong tự nhiên, kim loại nặng có mặt trong rất nhiều đối tượng, tồn tại ở nhiều dạng và thành phầnkhác nhau, nhưng nhiều nhất là trong các loại quặng Kim loại nặng lan truyền vào nhiều đối tượng, đặc biệt

là nguồn nước với các nguồn phát tán rất đa dạng, có thể từ sự rửa trôi của các loại khoáng, quặng và khuếchtán tự nhiên, các quá trình thủy địa hóa, sinh địa hóa, địa chất thủy văn hoặc sự phát thải từ các họat động sảnxuất công nghiệp như công nghiệp than đá, dầu mỏ khi các chất thải công nghiệp chưa qua xử lý được đổthẳng ra môi trường…, Sự phát tán này đã làm tăng đáng kể hàm lượng kim loại nặng trong môi truờng dẫnđến gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường sống, ảnh hưởng không nhỏ đến cuộc sống con người và các loàiđộng thực vật

1.1.2 Độc tố của kim loại nặng.

Kim loại nặng là những kim loại có tỷ trọng > 5 mg/cm3 (chromi (7,15 g/cm3), chì (11,34 g/cm3),thủy ngân (15,534 g/cm3), cadmi (8,65 g/cm3), kẽm (7,1 g/cm3), đồng (8,5 g/cm3), nickel (8,9 g/cm3) Trong

cơ thể sống chứa nhiều nguyên tố kim loại ở mức độ vi lượng, tuy nhiên khi hàm lượng vượt quá giới hạncho phép sẽ trở thành mối lo ngại cho sức khỏe con người Các kim loại nặng gây ra các rối loạn trong cơ thểsống, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của cơ, là tác nhân gây ra các loại bệnh như mẫn ngứa, chóngmặt, đãng trí, thần kinh, bệnh về gan, viên thận…, nặng hơn là bệnh ung thư và có thể dẫn đến tử vong

1.2 Các phương pháp xác định kim loại nặng.

Các phương pháp được ứng dụng để xác định các ion kim loại nặng hiện nay thường là phương phápvon-ampe hòa tan catot hay anot, cũng có thể sử dụng phương pháp von-ampe hòa tan hấp phụ hoặc cực phổxung vi phân có thể xác định hàm lượng các kim loại ở khoảng nồng độ ppb, phương pháp quang phổ hấpthụ nguyên tử (LOD cỡ ppm), phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng ICP-MS (LOD cỡ ppb)

1.3 Các phương pháp tách và làm giàu lượng vết ion kim loại.

Trong thực tế phân tích thường gặp các đối tượng mẫu có hàm lượng các chất cần định lượng nằmdưới giới hạn phát hiện của các phương pháp phân tích công cụ thông thường Để khắc phục vấn đề nàyngười ta thường phải sử dụng các phương pháp tách và làm giàu chất phân tích để tăng nồng độ chất phân tích lêntrên giới hạn phát hiện của phương pháp đo Các phương pháp làm giàu phổ biến hiện đan g được sử dụng trongphân tích bao gồm phương pháp cộng kết, phương pháp chiết lỏng -lỏng và phương pháp chiết pha rắn

1.4 Phương pháp chiết pha rắn.

1.4.1 Khái niệm về chiết pha rắn (SPE).

Chiết pha rắn (SPE) là quá trình chuyển chất tan (chất phân tích và chất cản trở) từ môi trường nướchay khí vào pha rắn Pha rắn trong chiết pha rắn là những hạt nhỏ có kích thước micromet đến nanomet, diệntích bề mặt riêng 200 - 800 m2/g, trong trường hợp sử dụng pha tĩnh có kích thước nano diện tích bề mặtriêng có thể đạt trên 1000 m2/g Các loại pha tĩnh thường sử dụng là silicagel, silicagel biến tính, các polymerhữu cơ, các loại nhựa trao đổi ion, than hoạt tính, một số oxit kim loại như TiO2,ZrO2, Al2O3, ThO2và một

số loại phụ phẩm công, nông nghiệp biến tính như chitin, chitosan, vỏ trấu, mùn cưa, bã mía, vỏ hạt cà phê

Hình 1.1 Cột chiết pha rắn Hình 1.2 Các bước thực hiện phương pháp chiết pha

rắn

1.4.2 Ưu điểm và ứng dụng phương pháp SPE

Ưu điểm của chiết pha rắn là quá trình thực hiện đơn giản, nhanh chóng, ít sử dụng các hóa chất độchại, dễ dàng tự động hóa với việc ghép nối với các thiết bị phân tích như LC, GC, AAS, ICP -MS Trongphương pháp chiết pha rắn việc vận chuyển và bảo qu ản mẫu đơn giản, nhất là khi lấy mẫu hiện trường

Đến nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã có nhiều ứng dụng phương pháp SPE sử dụng pha tĩnh làcác hợp chất vô cơ, chất hữu cơ, hợp chất cacbon hoặc các vật liệu tự nhiên… có hệ số làm giàu cao đạt đến 100lần, thậm chí đạt trên 1000 lần, có thể áp dụng làm giàu chất ở nồng độ cỡ ppb với độ thu hồi cao…

Chương 2 THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 M ục tiêu, nội dung và đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Mục tiêu của luận án là nghiên cứu phát triển phương pháp phân tích lượng vết một số ion kim loạinặng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (F -AAS) kết hợp làm giàu bằng kỹ thuật chiết pha rắn,

sử dụng vật liệu pha tĩnh là vỏ trấu biến tính

2.1.2 Đối tượng nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra, chúng tôi tập trung vào nghiên cứu các đối tượng sau:

- Vật liệu nghiên cứu: V ỏ trấu được lấy từ vùng Lâm Thao, Phú Thọ sẽ được sử dụng để biến tínhlàm vật liệu hấp phụ kim loại nặng cho cột chiết pha rắn

- Mẫu phân tích: Các mẫu nước chứa lượng vết các kim loại nặng độc hại như đồng, chì, kẽm,cadimi, crom, coban, niken sẽ được nghiê n cứu làm giàu bằng kĩ thuật chiết pha rắn sử dụng vật liệu tổnghợp được sau đó xác định nồng độ các ion kim loại nặng này bằng phương pháp F -AAS

2.1.3 Nôi dung nghiên cứu

Luận án tập trung nghiên cứu các nội dung cụ thể sau

1 Điều chế vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu có độ xốp cao, tăng diện tích bề mặt, tăng số phối tử tạo phứcvới các ion kim loại bằng cách sau khi thủy phân bằng axit sunfuric, tiếp tục sử dụng các thuốc thử hữu cơ cókhả năng tạo phức tốt ion kim loại phủ trên bề mặt vật liệu, nhằm tăng dung lượng hấp phụ của vật liệu

2 Đề xuất qui trình điều chế vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu

3 Xác định một số tính chất vật lý của vật liệu bằng các phương pháp phân tích nhiệt, SEM, BET, IR

4 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ tĩnh như pH, thời gian hấp phụ đạt cânbằng, lượng chất hấp phụ, nồng độ đầu của ion kim loại

5 Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ theo phương trình Langmuir và phương trình Freundlich để xácđịnh dạng hấp phụ các ion kim loại trên vật liệu

6 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ động như tốc độ hấp phụ, chất rửa giải,nồng độ chất rửa giải, tốc độ rửa giải, xác định hệ số làm giàu

7 Xây dựng qui trình chiết pha rắn, đánh giá độ lặp lại, độ thu h ồi, khả năng tái sử dụng,

8 Xây dựng qui trình phân tích kết hợp giữa chiết pha rắn và phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa F -AAS.Đánh giá qui trình phân tích

9 Áp dụng qui trình phân tích xác định lượng vết ion kim loại trong một số đối tượng mẫu

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc

- Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu sau khi biến tính từ vỏ trấu bằng các phương pháp sau:

+ Nghiên cứu đặc trưng bề mặt của vật liệu bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

+ Khảo sát độ bền của vật liệu bằng phương pháp phân tích nhiệt

+ Nhận biết các nhóm chức trên bề mặt vật liệu sử dụng phương pháp phổ hồng ngoại IR

+ Xác định diện tích bề mặt của vật liệu bằng phương pháp hấp phụ đa phân tử BET

- Xác định mô hình hấp phụ các ion kim loại trên vật liệu sử dụng các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ sau:

+ Phương trình đẳng nhiệt Langmuir

+ Phương trình đẳng nhiệt Freundlich

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu khả năng hấp phụ

Để nghiên cứu khả năng hấp phụ các ion kim loại lên vật liệu, chúng tôi sử dụng các phương pháphấp phụ trong điều kiện tĩnh và phương pháp hấp phụ trong điều kiện động Khả năng hấp phụ được đánh giáqua dung lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ của vật liệu vớ i các ion kim loại

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu xác định hàm lượng chất

Trong quá trình nghiên cứu, để xác định hàm lượng chất chúng tôi sử dụng các phư ơng pháp sau:

- Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS)

- Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS)

- Phương pháp khối phổ plasma cảm ứng (ICP – MS)

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Nghiên cứu điều chế vật liệu pha tĩnh

Sau khi thủy phân vỏ trấu bằng H2SO4 13 M thu được vật liệu RH1, chúng tôi tìm cách gắn cácthuốc thử hữu cơ sau lên RH1:

- Gắn Dithizon (DTZ) được vật liệu RH2;

- Gắn 1-( 2-Pyridylazo) -2-naphthol (PAN) thu được vật liệu RH3;

- Gắn Dimetylcarbazit (DPC) thu vật liệu RH4

- Gắn dimetylglyoxim(DMG) thu được vật liệu RH5

Ngoài ra chúng tôi cũng đã thủy phân vỏ trấu bằng NaOH thu được vật liệu RH6 , sau đó biến tínhRH6 bằng EDTAD thu được vật liệu RH 7

Như đã biết các thuốc thử hữu cơ như dithizon (DTZ), PAN, diphenylcarbazit (DPC),dimetylglyoxim (DMG) là những chất ít phân cực hoặc thậm chí không phân cực, trong khi vật liệu từ vỏtrấu có bề mặt phân cực nên khả năng hấp phụ các thuốc thử hữu cơ trên bề mặt vỏ trấu sẽ kém Đ ể tăng khảnăng hấp phụ thuốc thử hữu cơ lên bề mặt vật liệu, chúng tôi nghiên cứu sử dụng SDS là một loại chất hoạtđộng bề mặt phân cực có một đầu mang điện tích âm và một đầu không phân cực để biến tính bề mặt của vậtliệu Khi có mặt SDS trong dung dịch, đầu phân cực của SDS sẽ hấp phụ lên bề mặt vật liệu còn đầu khôngkhông phân cực sẽ hướng ra ngoài, nhờ đó sẽ biến đổi b ề mặt vật liệu từ phân cực chuyển sang ít phân cực,giúp cho khả năng hấp phụ các thuốc thử hữu cơ tăng lên một cách rõ rệt

Kết quả khảo sát trong bảng 3.1 cho thấy khi có mặt SDS 2.10-3M khả năng hấp phụ thuốc thử củavật liệu cao hơn nhiều so với khi không có mặt SDS (xem Bảng 3.1) , chứng minh khả năng biến tính bề mặtvật liệu của SDS

Bảng 3.1 Dung lượng của vật liệu hấp phụ thuốc thử hữu cơ khi có và không có SDS

Hình 3.1 Phổ hồng ngoại của vật liệu

Hình 3.2 Giản đồ phân tích nhiệt của vật liệu

( các vật liệu RH2, RH4, RH5, RH6, RH7 chúng tôi c ũng xác định theo SEM và IR, phân tích nhiệt)

So sánh phổ IR của 2 vật liệu vỏ trấu RH1 (không biến tính với thuốc thử hữu cơ PAN) và vật liệu

vỏ trấu RH3 (biến tính với thuốc thử hữu cơ PAN), ta thấy trên phổ IR của RH3 xuất hiện các pic tương ứngvới một số nhóm chức đặc trưng của PAN, chứng tỏ PAN đã được gắn lên trên bề mặt của vỏ trấu Bên cạnh

đó, ảnh chụp SEM cũng cho thấy bề mặt vật liệu RH3 xốp hơn RH1, phù hợp với diện tích bề mặt riêng lớnhơn của RH3 so với RH1 theo kết quả đo BET

3.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ các ion kim loại bằng phương pháp tĩnh 3.3.1 Ảnh hưởng của pH

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH trong khoảng từ 1- 7 lên khả năng hấp phụ tĩnh của các vật liệubiến tính với các ion kim loại Cu2+, Pb2+, Zn2+, Cd2+ được thể hiện trên các hình 3.4 đến 3.8 Kết quả này chothấy khi pH tăng thì dung lượng cũng tăng dần, vật liệu RH1, RH2, RH3, RH6 có dung lượng hấp phụ cựcđại trong khoảng từ pH = 6 đến 7, vật liệu RH7 có dung lượng hấp phụ đạt cực đại sớm hơn từ pH = 5 đến 7.Như vậy có thể chọn giá trị pH = 6 cho các nghiên cứu tiếp theo

Hình 3.4 Ảnh hưởng của pH đến

khả năng hấp phụ của 1

Hình 3.5 Ảnh hưởng của pH đếnkhả năng hấp phụ của RH2

Hình 3.6 Ảnh hưởng của pH đếnkhả năng hấp phụ của RH4

Hình 3.7 Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ

của RH6

Hình 3.8 Ảnh hưởng của pH đến khả năng

hấp phụ của RH7

3.3.2 Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ được cho trên các hình từ 3.9 đến 3.13 Từ cáckết quả này có thể thấy khả năng đạt cân bằng hấp phụ của các vật liệu dao động trong khoảng từ 60 phútđến 250 phút Trong đó, vật liệu RH1 thiết lập cân bằng rất chậm, sau 250 phút, vật liệu RH2, RH3, RH7 đềuđạt cân bằng sau 120 phút còn vật liệu RH6 ổn định cân bằng sớm chỉ sau 60 phút Do đó thời gian hấp phụđược ấn định là 120 phút với các vật liệu RH2, RH3, RH6, RH7 và 250 phút với riêng vật liệu RH1

Qe(mg/g)

pH -1 1 3 5 7

Cu-RH2 Pb-RH2 Zn-RH2 Cd-RH2

Qe(mg/g)

pH

0 2 4 6 8

Cu-RH3 Pb-RH3 Zn-RH3

Qe(mg/g)

pH 0,0

2,0 4,0 6,0

Cu-RH7 Pb-RH7 Zn-RH7 Cd-RH7

Qe(mg/g)

pH

Bảng 3.2 Diện tích bề mặt của các vật liệu

Hình 3.9.Ảnh hưởng của thời gian

đến khả năng hấp phụ của RH1

Hình 3.10 Ảnh hưởng của thời

gian đến khả năng hấp phụ của

3.3.3 Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ

Khi tăng khối lượng vật liệu hấp phụ từ 0,2 đến 1,5 gam dung lượng hấp phụ cũng tăng dần (Hình3.14 đến 3.18) Từ 0,5 gam vật liệu trở lên, các vật liệu RH3, RH7 (các vật liệu đã được biến tính với cácthuốc thử hữu cơ) hầu như hấp phụ hoàn toàn lượng ion kim loại có trong dung dịch và dung lượng hấp phụđạt ổn định Các vật liệu RH1 và RH6 (vật liệu không biến tính với thuốc thử hữu cơ) hấp phụ không hoàntoàn các ion kim loại, khi lượng vật liệu tăng thì khả năng hấp phụ của các vật liệu này tiếp tục tăng vàkhông ổn định, đồng thời dung lượng hấp phụ cũng tương đối thấp Chúng tôi chọn lượng vật liệu hấp phụ là0,5 đến 1,0 gam cho các thí nghiệm tiếp theo

Hình 3.14 Ảnh hưởng lượng RH1 Hình 3.15 Ảnh hưởng lượng RH2 Hình 3.16 Ảnh hưởng lượng RH3

Qe(mg/g)

t (phút)

0 2 4 6 8

0 50 100 150 200 250 300

Cu-RH2 Pb-RH2 Zn-RH2 Cd-RH2

Qe(mg/g)

t (phút)

-1 1 3 5 7 9

0 50 100 150 200 250 300

Cu-RH3 Zn-RH3 Cd-RH3 Pb-RH3

Qe(mg/g)

t (phút)

0 2 4 6

Cu-RH7 Pb-RH7 Zn-RH7 Cd-RH7

m (g)

Qe(mg/g)

4 5 6 7 8 9

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

Cu-RH2 Pb-RH2 Zn-RH2 Cd-RH2

m (g)

Qe(mg/g)

4 5 6 7 8 9 10

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

Cu-RH3 Pb-RH3 Zn-RH3 Cd-RH3

m (g)Qe(mg/g)

Cu-Qe(mg/g)

2 4 6 8 10

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

RH7

Cu-Qe(mg/g)

m (g)

3.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu của các ion kim loại

Khi thay đổi nồng độ ban đầu của các ion kim loại từ 50 đến 500 ppm (Hình 3.19 và 3.20), dunglượng hấp phụ tăng mạnh trong khoảng nồng độ nhỏ (từ 50 đến 200 ppm) và có xu hướng tăng chậm hoặcđạt bão hòa ở khoảng nồng độ lớn (400 -500 pmm)

Hình 3.19 Ảnh hưởng của nồng độ đầu của đến khả năng hấp phụ của RH1, RH2, RH3

Hình 3.20 Ảnh hưởng nồng độ đầu của đến khả năng hấp phụ của RH6, RH7Dựa vào sự biến đổi dung lượng theo nồng độ ban đầu của ion kim loại chúng tôi xây dựng mô hìnhđường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và Freundlich để xác định dạng hấp phụ của vật liệu là đơn lớp hay đalớp Kết quả xây dựng mô hình đẳng nhiệt hấp phụ theo phương trình Langmuir và Freundlich được trìnhbày trong bảng 3.3 và 3.4

Bảng 3.3 Phương trình đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và Freundlich

Co (ppm)

0 10 20 30 40 50

0 100 200 300 400 500 600

Cu-RH2 Pb-RH2 Zn-RH2 Cd-RH2

Qe(mg/g)

Co(ppm)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

0 100 200 300 400 500 600

Cu-RH3 Pb-RH3 Zn-RH3 Cd-RH3Qe(mg/g)

Cu-Co (ppm)

0 10 20 30

RH7 Pb- RH7 Zn- RH7Qe(mg/g)

Cu-Co(ppm)