Tài liệu Nghiên cứu khả năng hấp phụ các ion kim loại Cu(II), Zn(II), Pb(II) của axit humic

-1- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ THỊ CẨM GIANG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CÁC ION KIM LOẠI Cu (II), Zn (II), Pb (II) CỦA AXIT HUMIC Chuyên ngành : Hóa hữu cơ Mã số : 60 44 27 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng - 2011 -2- Công trình ñược hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Mạnh Lực Phản biện 1: PGS. TS. Lê Tự Hải Phản biện 2: PGS.TS. Lê Thị Liên Thanh Luận văn ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khoa học họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 25 tháng 6 năm 2011. * Có thể tìm hiểu luận văn tại - Trung tâm thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng. -3- MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của ñề tài Việc nghiên cứu chiết tách A.H lấy từ nguồn than bùn ñịa phương và ứng dụng chúng làm chất hấp phụ các ion kim loại nặng ñể xử lý kim loại nặng trong các nguồn nước thải là một ñề tài không chỉ có ý nghĩa lý thuyết ñơn thuần mà còn có giá trị thực tiễn lớn lao. 2. Mục ñích nghiên cứu Để góp phần vào công cuộc bảo vệ môi trường, tôi chọn ñề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ các ion kim loại Cu(II), Zn(II), Pb(II) của axit Humic” làm khóa luận thạc sĩ. Trong ñề tài này, tôi tập trung nghiên cứu các nội dung sau: - Đánh giá khả năng hấp phụ của axit humic. - Xác ñịnh các ñiều kiện tối ưu của quá trình hấp phụ các ion kim loại nặng: Cu2+, Zn2+, Pb2+ lên axit humic tách từ than bùn. - Khảo sát khả năng tái hấp phụ của vật liệu. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4. Phương pháp nghiên c ứu 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề t ài Sự thành công của ñề tài sẽ góp phần vào lĩnh vực nghiên cứu các hợp chất cao phân tử về mặt lý thuyết và tạo ra một loại vật liệu có khả năng hấp phụ các ion kim loại, ứng dụng trong tách làm giàu và xử lí ô nhiễm môi trường. 6. Cấu trúc của luận văn: Ngoài phần mở ñầu và kết luận, nội dung của luận văn ñược chia thành 3 chương: Chương 1: Tổng quan tài liệu Chương 2: Nguyên liệu - phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả và bàn luận -4- Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ THAN BÙN VÀ AXIT HUMIC 1.1.1. Nguồn than bùn ở Việt Nam 1.1.1.1. Đặc ñiểm chung 1.1.1.2. Tính chất vật lý 1.1.1.3. Tính chất hoá học 1.1.2. Quá trình trao ñổi, tích tụ các kim loại trong than bùn 1.1.3. Thành phần và cấu tạo của axit humic 1.1.3.1. Sự hình thành axit humic 1.1.3.2. Thành phần nguyên tố trong axit humic 1.1.3.3. Cấu tạo của axit humic 1.1.3.4. Khả năng hấp phụ của axit humic 1.1.3.5. Phổ hồng ngoại của axit humic 1.2. HẤP PHỤ KIM LOẠI NẶNG BẰNG AXIT HUMIC 1.2.1. Một số khái niệm 1.2.2. Phân loại quá trình hấp phụ 1.2.3. Cơ chế hấp phụ 1.2.4. Phương trình mô tả quá trình hấp phụ 1.2.4.1. Phương trình hấp phụ Frendlich 1.2.4.2. Phương trình hấp phụ Langmuir 1.2.4.3. Thuyết hấp phụ ña phân tử của BET 1.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình hấp phụ 1.2.5.1. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ 1.2.5.2. Ảnh hưởng của tính tương ñồng 1.2.5.3. Ảnh hưởng của pH 1.3. KIM LOẠI NẶNG VÀ VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 1.3.1. Vấn ñề ô nhiễm môi trường 1.3.2. Các ion kim loại nặng -5- Chương 2. NGUYÊN LIỆU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 2.1.1. Dụng cụ 2.1.2. Hóa chất 2.2. TINH CHẾ AXIT HUMIC TỪ THAN BÙN VÀ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐẶC TÍNH HÓA LÝ 2.2.1. Tinh chế axit humic từ than bùn 2.2.2. Xác ñịnh một số ñặc tính hóa lý của than bùn axit humic 2.2.2.1. Xác ñịnh hàm lượng tro 2.2.2.2. Xác ñịnh hàm lượng chất hữu cơ của than bùn 2.2.2.3. Xác ñịnh lượng nước hút ẩm không khí 2.3. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION Cu2+, Zn2+, Pb2+ CỦA AXIT HUMIC 2.3.1. Hấp phụ bể 2.3.1.1. Khảo sát thời gian ñạt cân bằng hấp phụ 2.3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH ñến quá trình hấp phụ 2.3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng ñộ ñầu ion M2+ ñến quá trình hấp phụ 2.3.2. Hấp phụ cột 2.3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của tốc ñộ chảy (của dung dịch dội qua cột) ñến khả năng hấp phụ 2.3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH ñến khả năng hấp phụ 2.3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng ñộ ñầu ion M2+ ñến quá trình hấp phụ 2.4. CHỤP PHỔ HỒNG NGOẠI IR CỦA AXIT HUMIC SAU KHI HẤP PHỤ 2.5. GIẢI HẤP PHỤ VÀ TÁI HẤP PHỤ -6- Chương 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. TINH CHẾ AXIT HUMIC TỪ THAN BÙN VÀ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐẶC TÍNH HÓA LÝ 3.1.1. Địa ñiểm lấy mẫu và ñặc tính nguyên liệu 3.1.2. Sơ ñồ tinh chế axit humic từ than bùn Nước Than bùn nguyên liệu (dạng sệt) Khuấy ñều, ñể lắng, lọc qua rây. Để khô ngoài không khí Cát (loại bỏ) Than bùn khô Xử lý ngâm với NaOH 0,2N, ñể lắng, lọc gạn thu lấy dung dịch H2SO4 ñặc Dung dịch humat natri pH = 1, ñể lắng trong 48h, lọc gạn nhiều lần ñến pH = 7, lọc trên giấy lọc NaOH Axit humic thô pH = 1, ñể lắng trong 48h, lọc gạn nhiều lần ñến pH = 7, lọc trên giấy lọc, sấy khô ở 65oC. Lặp lại quá trình 2 lần Axit humic tinh chế (A.H/I) Xác ñịnh một số ñặc tính hóa lý Lượng nước hút ẩm Hàm lượng IR, SEM, TG/DTA tro Hình 3.3. Sơ ñồ tinh chế axit humic từ than bùn 3.1.3. Kết quả thí nghiệm xác ñịnh một số ñặc tính hóa lý của than bùn khô và axit humic -73.1.3.1. Kết quả thí nghiệm xác ñịnh hàm lượng tro * Cách tiến hành: Nung mẫu ở nhiệt ñộ 700°C trong lò nung, thời gian 4 giờ. Kết quả thí nghiệm ñược trình bày ở bảng 3.1 Bảng 3.1. Kết quả xác ñịnh hàm lượng tro axit humic tinh chế Axit Mẫu m1 (gam) m2 (gam) m3 (gam) Humic Hàm lượng tro (%) A.H 1 31,524 32,616 31,565 3,75 thô 2 30,039 31,113 30,081 3,91 3 32,207 33,245 32,247 3,85 1 31,383 32,303 31,405 2,39 2 30,225 31,364 30,252 2,37 3 30,150 31,206 30,175 2,37 A.H/I Nhận xét: Ta thấy: Hàm lượng tro giảm dần theo thứ tự A.H thô > A.H/I. Chứng tỏ: axit humic sau khi ñược tinh chế thì hàm lượng tro có giảm. Tuy nhiên, giảm không ñáng kể nên chỉ dừng lại ở axit humic tinh chế 2 lần. Axit humic ñã tinh chế có hàm lượng tro trung bình chỉ còn 2,38%. Như vậy, quá trình tinh chế axit humic có kết quả tốt. 3.1.3.2. Kết quả xác ñịnh hàm lượng hữu cơ Hàm lượng hữu cơ của axit humic tinh chế (A.H/I) ñược xác ñịnh theo phương pháp Turin (qua 3 lần thí nghiệm và lấy giá trị trung bình) = 24,3%. 3.1.3.3. Kết quả thí nghiệm xác ñịnh lượng nước hút ẩm Cách tiến hành: Sấy mẫu ở nhiệt ñộ khoảng 100-105°C trong tủ sấy, thời gian 4 giờ. Kết quả ñược trình bày ở bảng 3.2. Nhận xét: Khả năng hấp thụ nước của axit humic ñã qua tinh chế lớn hơn axit humic thô và càng tinh chế thì khả năng hấp thụ nước càng cao. Hệ số khô kiệt của A.H/I: k = 0.9415. -8Bảng 3.2. Kết quả xác ñịnh lượng nước hút ẩm Axit Mẫu m1 (g) m2 (g) m3 (g) humic Hàm lượng Hệ số nước ẩm khô N (%) kiệt (k) A.H 1 31,536 32,542 32,490 5,41 0,9459 thô 2 30,144 31,139 31,088 5,36 0,9464 3 32,227 33,243 33,192 5,32 0,9468 1 31,383 32,381 32,326 5,80 0,9420 2 30,155 31,158 31,103 5,83 0,9417 3 30,212 31,223 31,167 5,91 0,9409 A.H/I 3.1.4. Phổ hồng ngoại, ảnh SEM và phổ phân tích nhiệt vi sai của axit humic Kết quả phân tích hồng ngoại cho phép ta ñánh giá sự có mặt của các nhóm chức và khẳng ñịnh phần nào cấu trúc phân tử của chúng. Đối chiếu với phổ hồng ngoại của một số mẫu [8], nhận thấy có một số dải hấp thụ chính ñại diện cho các nhóm chức hoặc các mối liên kết; mức ñộ hấp thụ tăng hay giảm và sự xê dịch của chúng là tùy thuộc vào loại axit humic của từng nguồn than bùn khác nhau. Bảng 3.3. Những dải hấp thụ hồng ngoại chính ở mẫu axit humic tinh chế và axit humic [8] Dải tần số (cm-1) Nhóm chức/liên kết tương ứng Axit humic Axit humic Axit humic [8] thô tinh chế 3395.00 3431 3411 2920.80 2925 2920 OH có liên kết hyñro 1624.00 1630 1622 C – H béo hóa trị 1458.10 1390 1386 N – H, C=N, C–C thơm 1031.50 1118 1029 C=C thơm -9Nhận xét: Từ bảng ta thấy, axit humic tinh chế lấy từ nguồn than bùn ở hồ Bàu Sấu, Liên Chiểu, Đà Nẵng có dải phổ tương ñương với axit humic mẫu. Như vậy quá trình tinh chế axit humic cho kết quả tốt. BO MON HOA VAT LIEU-KHOA HOA-TRUONG DHKHTN Ten may: GX-PerkinElmer-USA Nguoi do: Phan Thi Tuyet Mai DT:01684097382 Date: 4/28/2011 Resolution: 4cm-1 GIANG A-H-1 0.350 0.34 0.33 0.32 0.31 3431 0.30 0.29 A 0.28 1630 0.27 2925 0.26 2854 1390 1261 0.25 1118 588 499 699 0.24 0.23 0.22 0.210 4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400.0 cm-1 Hình 3.5. Phổ hồng ngoại của axit humic thô BO MON HOA VAT LIEU-KHOA HOA-TRUONG DHKHTN Ten may: GX-PerkinElmer-USA Nguoi do: Phan Thi Tuyet Mai Date: 4/28/2011 Resolution: 4cm-1 DT:01684097382 GIANG A-H-2 0.750 0.74 0.73 0.72 0.71 0.70 0.69 3411 1622 0.68 0.67 0.66 2920 1244 0.65 A 2849 0.64 1386 1029 0.63 526 0.62 0.61 0.60 0.59 0.58 0.57 0.56 0.550 4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 cm-1 Hình 3.6. Phổ hồng ngoại của axit humic tinh chế 800 600 400.0 - 10 - Hình 3.7. Ảnh SEM của axit humic ở các kích thước khác nhau Hình 3.8. Phân tích nhiệt vi sai của axit Humic Trên giản ñồ phân tích nhiệt, thấy có hiệu ứng thu nhiệt ở 135,50C (ứng với ñộ giảm khối lượng là 11,98%), ñó có thể là do quá trình mất nước hấp phụ trong phân tử axit Humic. Và hiệu ứng tỏa nhiệt ở 5870C (ñộ giảm khối lượng là 32,53%) ứng với sự cháy. - 11 3.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION M2+ CỦA AXIT HUMIC Axit humic (A.H/I) Hấp phụ ion Zn2+, Cu2+, Pb2+ trong môi trường nước Hấp phụ cột Hấp phụ bể Thời gian Nồng ñộ ñầu pH Tốc ñộ chảy Nồng ñộ ñầu pH A.H/I I Khả năng tái sử dụng vật liệu hấp phụ Hình 3.9. Sơ ñồ nghiên cứu khả năng hấp phụ ion kim loại của A.H 3.2.1. Hấp phụ bể 3.2.1.1. Khảo sát thời gian ñạt cân bằng hấp phụ Điều kiện tiến hành: Nhiệt ñộ 30°C, 0.3 gam axit humic, 50ml dung dịch M2+ 250 (mg/l), pH = 5, thời gian thay ñổi từ 10 - 150 phút. Kết quả ñược trình bày ở hình 3.10. Tải trọng hấp phụ (mg/g) 30 25 20 Cu (II) 15 Zn (II) Pb (II) 10 5 0 10 20 40 60 90 120 150 Thời gian (phút) Hình 3.10. Ảnh hưởng của thời gian khuấy ñến tải trọng hấp phụ Nhận xét: Từ kết quả khảo sát cho thấy: - 12 Thời gian tăng thì tải trọng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ tăng. Thời gian ñầu tải trọng hấp phụ khá thấp và tăng chậm. Nguyên nhân ở ñây là do cấu trúc của axit humic, thời gian ñầu quá trình khuyếch tán dung dịch vào trong hạt chưa ñáng kể, sự hấp phụ mới chỉ xảy ra trên bề mặt chất hấp phụ nên khả năng hấp phụ còn thấp. Khoảng thời gian tiếp theo, tải trọng hấp phụ tăng nhanh và tăng gần như tuyến tính. Thời gian sau ñó thì sự hấp phụ gần như bão hòa, tải trọng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ tăng lên không ñáng kể. Lúc này, sự hấp phụ xảy ra cả bên trong chất hấp phụ nên khả năng hấp phụ tăng cao dần cho ñến khi ñạt cân bằng. Như vậy: Thời gian ñạt cân bằng hấp phụ của Cu2+ là 90 phút, của Zn2+ và Pb2+ là 60 phút. Có thể chọn thời gian thích hợp cho những nghiên cứu tiếp theo. 3.2.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH ñến khả năng hấp phụ Điều kiện tiến hành: Nhiệt ñộ 30°C, 0.3 gam axit humic, 50ml dung dịch M2+ 250 (mg/l), pH thay ñổi từ 2 - 6, thời gian là 90 phút ñối với Cu2+, 60 phút ñối với Zn2+ và Pb2+, khuấy ñều bằng máy khuấy từ. Kết quả ñược trình bày ở hình 3.11. Tải trọng hấp phụ (m g/g) 30 25 20 Cu (II) 15 Zn (II) Pb (II) 10 5 0 2 3 4 5 6 pH Hình 3.11. Ảnh hưởng của pH ñến tải trọng hấp phụ Nhận xét: Từ kết quả khảo sát cho thấy: - 13 + Khả năng hấp phụ ion M2+ của axit humic phụ thuộc rất lớn vào pH của dung dịch hấp phụ, phù hợp với qui luật chung của quá trình tạo phức giữa các ion kim loại với phối tử thuộc nhóm các axit yếu HnL. + Ở pH thấp, khả năng hấp phụ của axit humic không ñáng kể, và khả năng ñó tăng khi pH của dung dịch hấp phụ tăng từ 2 - 5. Nguyên nhân là do sự kém ổn ñịnh của phức chelat tạo thành giữa ion kim loại và axit humic ở vùng pH thấp. Mặt khác, các phối tử L liên kết chặt chẽ với ion H+ nên không có hoặc kém có khả năng tương tác phối trí với các ion kim loại. Lúc này phản ứng phối trí giữa ion kim loại với ñôi ñiện tử tự do ở nguyên tử N hay O cạnh tranh với phản ứng proton hóa nhóm amino – NH2 thành NH3+. Vì vậy, nồng ñộ ion M2+ còn lại sau khi hấp phụ càng cao khi pH của dung dịch hấp phụ càng thấp. + Tại pH = 5, khả năng hấp phụ của axit humic là lớn nhất. Khi pH > 5, khả năng hấp phụ giảm và giảm chậm. Nguyên nhân là ở pH cao, nhóm amino không bị proton hóa và ion kim loại dễ dàng liên kết với nhóm amino. Vì vậy, nồng ñộ ion M2+ còn lại sau khi hấp phụ càng thấp khi pH của dung dịch hấp phụ càng cao. Mặt khác, ở pH > 5 có sự tạo thành một lượng kết tủa M(OH)2. Và kể từ giá trị pH ≥ 5.5, bắt ñầu xuất hiện hiện tượng hòa tan một lượng nhỏ humic thành humat. Trong thí nghiệm tạo môi trường pH = 6 ñã sử dụng dung dịch NaOH và ñiều này làm tăng pH cục bộ. Có thể là khi ñó, một lượng nhỏ humic ñã tan ra và tạo với ion M2+ humat tan hoặc thể keo chui ñược qua giấy lọc. Như vậy: Có thể chọn pH = 5 cho các nghiên cứu tiếp theo. 3.2.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng ñộ ñầu ion M2+ ñến quá trình hấp phụ. Xác ñịnh tải trọng hấp phụ cực ñại - 14 Điều kiện tiến hành: Nhiệt ñộ 30°C, 0.3 gam axit humic, 50ml dung dịch M2+, [M2+] thay ñổi từ 50 - 300 (mg/l), pH = 5, thời gian 90 phút ñối với Cu2+, 60 phút ñối với Zn2+ và Pb2+. Kết quả ñược trình bày ở hình 3.12. Tải trọng hấp phụ (mg/g) 30 25 20 Cu (II) 15 Zn (II) Pb (II) 10 5 0 50 100 150 200 250 300 Nồng ñộ (mg/l) Hình 3.12. Ảnh hưởng của nồng ñộ ñầu M2+ ñến tải trọng hấp phụ Nhận xét: Từ kết quả khảo sát cho thấy: Khi tăng nồng ñộ ñầu ion M2+ từ 100 - 300 (mg/l) ñưa vào thì hiệu suất hấp phụ (% tương ñối) giảm xuống (giảm chậm ở vùng nồng ñộ cao). Tuy nhiên lượng tuyệt ñối kim loại bị kết tủa tăng lên. Khi nồng ñộ kim loại thấp thì hiệu suất hấp phụ tăng: nồng ñộ ñầu ion M2+ 50mg/l thì hiệu sất hấp phụ ñạt 45% - 66%. Điều này chỉ ra khả năng thuận lợi ñể sử dụng axit humic vào mục ñích tách các ion kim loại nặng khỏi môi trường nước. Xác ñịnh tải trọng hấp phụ cực ñại: Kết quả ñược trình bày ở hình 3.13, 3.14, 3.15. Đại lượng hấp phụ (g/l) 12 y = 0,0503x + 1,5706 R2 = 0,9824 10 8 6 4 2 0 0 50 100 150 200 Nồng ñộ (mg/l) Hình 3.13. Dạng tuyến tính của phương trình Langmuir với Cu2+ - 15 10 Đại lượng hấp phụ (g/l) 9 y = 0,0521x + 1,2468 R2 = 0,9968 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 50 100 150 200 Nồng ñộ (mg/l) Hình 3.14. Dạng tuyến tính của phương trình Langmuir ñối với Zn2+ 5 y = 0,034x + 0,5041 R2 = 0,9919 Đại lượng hấp phụ (g/l) 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 50 100 150 Nồng ñộ (mg/l) Hình 3.15. Dạng tuyến tính của phương trình Langmuir ñối với Pb2+ Từ kết quả trên có thể thấy mô hình hấp phụ ñẳng nhiệt Langmuir mô tả khá chính xác sự hấp phụ của M2+ lên axit humic. Điều này ñược thể hiện qua hệ số tương quan R2 của phương trình hồi qui. Từ phương trình thu ñược có thể xác ñịnh tải trọng hấp phụ cực ñại của các ion M2+ như sau: + Đối với ñồng là: qmax = 19,88 (mg/g). + Đối với kẽm là: qmax = 19,19 (mg/g). + Đối với chì là: qmax = 29,41 (mg/g). Giá trị ái lực hấp phụ của Cu2+ = 0,032; của Zn2+ = 0,042; của Pb2+ = 0,067, cho phép thấy axit humic có ái lực với ion Pb2+ > Zn2+ > Cu2+. - 16 Như vậy, quá trình nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình hấp phụ ion M2+ của axit humic (kích thước hạt < 0.5mm) ở ñiều kiện tĩnh thu ñược kết quả như sau: - Đối với Cu2+: t = 90 phút, pH = 5, q max = 19,88 (mg/g), b = max = 19,19 (mg/g), b = max = 29,41 (mg/g), b = 0,032, H = 63,70%. - Đối với Zn2+: t = 60 phút, pH = 5, q 0,042, H = 69,36%. - Đối với Pb2+: t = 60 phút, pH = 5, q 0,067, H = 85,10%. 3.2.2. Hấp phụ cột 3.2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của tốc ñộ chảy (của dung dịch dội qua cột) ñến khả năng hấp phụ * Điều kiện tiến hành: Nhiệt ñộ 30°C; dội 200ml dung dịch 2+ M 250 (mg/l), pH = 4 qua cột axit humic, ñiều chỉnh cho dung dịch chảy ra với tốc ñộ thay ñổi: 1; 2; 3; 4; 5 (ml/phút). Thu dung dịch chảy ra thành từng phân ñoạn, mỗi phân ñoạn là 25ml. Kết quả ñược trình bày ở hình 3.16, 3.17, 3.18, 3.19, 3.20. Tải trọng hấp phụ (mg/g) 1,4 1,2 1 1 ml 0,8 2 ml 3 ml 0,6 4 ml 0,4 5 ml 0,2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Phân ñoạn Hình 3.16. Ảnh hưởng của tốc ñộ chảy ñến tải trọng hấp phụ Cu2+ - 17 0,9 Tải trọng hấp phụ (mg/g) 0,8 0,7 1 ml 0,6 2 ml 0,5 3 ml 0,4 4 ml 0,3 5 ml 0,2 0,1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Phân ñoạn Hình 3.17. Ảnh hưởng của tốc ñộ chảy ñến tải trọng hấp phụ Zn2+ Tải trọng hấp phụ (m g/g) 1,6 1,4 1,2 1 ml 1 2 ml 0,8 3 ml 0,6 4 ml 5 ml 0,4 0,2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Phân ñoạn Hình 3.18. Ảnh hưởng của tốc ñộ chảy ñến tải trọng hấp phụ Pb2+ Tải trọng hấp phụ (mg/g) 1,6 1,4 1,2 1 Cu (II) 0,8 Zn (II) 0,6 Pb (II) 0,4 0,2 0 1 2 3 4 5 Tốc ñộ chảy (ml/phút) Hình 3.19. Ảnh hưởng của tốc ñộ chảy ñến tải trọng hấp phụ trung bình ion M2+ - 18 100 Hiệu suất hấp phụ (%) 90 80 70 60 Cu (II) 50 Zn (II) 40 Pb (II) 30 20 10 0 1 2 3 4 5 Tốc ñộ chảy (ml/phút) Hình 3.20. Ảnh hưởng của tốc ñộ chảy ñến hiệu suất hấp phụ trung bình của M2+. Từ kết quả khảo sát cho thấy: Tốc ñộ chảy ảnh hưởng rất lớn ñến khả năng hấp phụ. Nhìn chung khi tốc ñộ chảy tăng từ 1 - 5 (ml/phút) thì tải trọng hấp phụ cũng như hiệu suất hấp phụ giảm và giảm gần như tuyến tính. Điều này có thể giải thích là do khi tốc ñộ chảy lớn, thời gian ñể ñạt cân bằng hấp phụ sẽ giảm. Hiệu suất hấp phụ trung bình ñạt giá trị cao nhất khi tốc ñộ chảy là 1 (ml/phút). Ở những tốc ñộ chảy khác nhau, ta thấy lúc ñầu khả năng hấp phụ tăng và ñều ñạt giá trị cực ñại ở phân ñoạn thứ 2, tại ñó tốc ñộ chảy ñã ổn ñịnh, sau ñó thì giảm dần ở những phân ñoạn tiếp theo. Vậy: Có thể chọn tốc ñộ chảy là 1 (ml/phút) cho các nghiên cứu tiếp theo. 3.3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH ñến khả năng hấp phụ * Điều kiện tiến hành: Nhiệt ñộ 30°C; dội 200ml dung dịch M 2+ 250 (mg/l), pH thay ñổi từ 2 - 6 qua cột axit humic, ñiều chỉnh cho dung dịch chảy ra với tốc ñộ 1 (ml/phút). Thu dung dịch chảy ra thành từng phân ñoạn, mỗi phân ñoạn là 25ml. Kết quả ñược trình bày ở hình 3.21, 3.22, 3.23, 3.24, 3.25. - 19 - Tải trọng hấp phụ (m g/g) 1,4 1,2 1 pH = 2 0,8 pH = 3 pH = 4 0,6 pH = 5 0,4 pH = 6 0,2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Phân ñoạn Hình 3.21. Ảnh hưởng của pH ñến tải trọng hấp phụ ion Cu2+ 0,9 Tải trọng hấp phụ (mg/g) 0,8 0,7 pH = 2 0,6 pH = 3 0,5 pH = 4 0,4 pH = 5 0,3 pH = 6 0,2 0,1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Phân ñoạn Hình 3.22. Ảnh hưởng của pH ñến tải trọng hấp phụ ion Zn2+ Tải trọng hấp phụ (m g/g) 1,6 1,4 1,2 pH = 2 1 pH = 3 0,8 pH = 4 0,6 pH = 5 pH = 6 0,4 0,2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Phân ñoạn Hình 3.23. Ảnh hưởng của pH ñến tải trọng hấp phụ ion Pb2+ - 20 - Tải trọng hấp phụ (mg/g) 1,6 1,4 1,2 1 Cu (II) 0,8 Zn (II) 0,6 Pb (II) 0,4 0,2 0 2 3 4 5 6 pH Hình 3.24. Ảnh hưởng của pH ñến tải trọng hấp phụ trung bình ion M2+ 100 Hiệu suất hấp phụ (%) 90 80 70 60 Cu (II) 50 Zn (II) 40 Pb (II) 30 20 10 0 2 3 4 5 6 pH Hình 3.25. Ảnh hưởng của pH ñến hiệu suất hấp phụ trung bình ion M2+ Nhận xét: Từ kết quả khảo sát cho thấy: + Khả năng hấp phụ của axit humic tăng nhanh khi pH của dung dịch hấp phụ tăng từ 2 - 4. Nguyên nhân là do sự kém ổn ñịnh của phức chelat tạo thành giữa ion kim loại và axit humic ở vùng pH thấp, H+ của dung dịch ñệm bám trên bề mặt axit humic ngăn cản quá trình tạo phức chelat. + Tại pH = 4, khả năng hấp phụ của axit humic là lớn nhất. + Khi pH > 4, khả năng hấp phụ giảm chậm dần. Nguyên nhân là ở pH cao, nhóm amino không bị proton hóa và ion kim loại dễ dàng liên kết với nhóm amino làm nồng ñộ ion M2+ còn lại sau khi hấp