Khảo sát khả năng hấp phụ 1- Naphthol của humin

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ 1-NAPHTHOL CỦA HUMIN NGUYỄN HOÀNG HẠ Trang nhan đề Lời cảm ơn Mục lục Tóm tắt Danh mục Mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thực nghiệm Chương 3: Kết quả và thảo luận Chương 4: Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU . . 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN . 3 1.1. THAN BÙN VÀ SỰ HÌNH THÀNH THAN BÙN . 3 1.2. THÀNH PHẦN CỦA THAN BÙN . . 3 1.2.1. Hợp chất hữu cơ và thành phần nguyên tố . 3 1.2.1.1. Hợp chất hữu cơ . . 3 1.2.1.2. Thành phần nguyên tố . 4 1.2.2. Chất mùn . 5 1.3. HUMIN . 9 1.3.1. Đặc điểm của humin . . 9 1.3.2. Thành phần hóa học của humin . 9 1.3.2.1. Hợp chất hữu cơ . . 9 1.3.2.2. Thành phần nguyên tố . 10 1.3.3. Một vài ứng dụng của humin . . 13 1.3.3.1. Kết quả một số công trình nghiên cứu về khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng của humin, than bùn, axit humic . 13 1.3.3.2. Kết quả một số công trình nghiên cứu về khả năng hấp phụ chất hữu cơ của axit humic . . 15 1.3.4. Một số phương pháp xử lí humin thô . 16 1.3.4.1. Phương pháp bazơ . . 16 1.3.4.2. Phương pháp axit . 17 1.4. QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ . 17 1.4.1. Hiện tượng hấp phụ . . 17 1.4.2. Các loại hấp phụ . . 18 1.4.2.1. Hấp phụ vật lý . . 18 1.4.2.2. Hấp phụ hóa học . 18 1.4.2.3. Phân biệt giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học . 19 1.4.3. Cấu trúc chất hấp phụ . 21 1.4.3.1. Cấu trúc hóa học . . 21 1.4.3.2. Cấu trúc xốp . 21 1.5. BẢN CHẤT CỦA CHẤT BỊ HẤP PHỤ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC . 24 1.6. CÂN BẰNG HẤP PHỤ . 25 1.6.1. Dung lượng hấp phụ . 25 1.6.2. Tốc độ hấp phụ . 25 1.6.3. Cân bằng hấp phụ hệ một cấu tử . 27 1.6.3.1. Phương trình đẳng nhiệt Langmuir . 28 1.6.3.2. Phương trình đẳng nhiệt Freundlich . 29 1.7. CƠ CHẾ HẤP PHỤ . 30 1.7.1. Sự hấp phụ trên ranh giới lỏng - rắn . 30 1.7.2. Sự hấp phụ phân tử . 30 1.7.3. Sự hấp phụ chất điện li . 31 1.7.4. Hấp phụ trao đổi ion . 32 1.8. ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ . 33 1.8.1. Quá trình chuyển khối . 33 1.8.2. Khuếch tán phân tử . 34 1.8.2.1. Định luật khuếch tán . 34 1.8.2.2. Khuếch tán trong nước . 35 1.8.3. Chuyển khối trong hệ hấp phụ . 37 1.8.3.1. Chuyển khối qua màng . 37 1.8.3.2. Chuyển khối trong hạt chất hấp phụ . 39 1.9. ĐỘNG HÓA HỌC - BẬC CỦA PHẢN ỨNG . 39 1.9.1. Phản ứng bậc nhất . 39 1.9.2. Phản ứng bậc hai . 40 1.10. GIẢI HẤP PHỤ . . 40 1.10.1. Giải hấp bằng phương pháp nhiệt . 41 1.10.2. Giải hấp bằng phương pháp hóa lý . 42 1.11. TỔNG QUAN VỀ 1-NAPHTHOL . 42 1.11.1. Tính chất vật lý . 42 1.11.2. Tính chất hóa học . 43 1.11.3. Ứng dụng, tác động gây ô nhiễm môi trường . 43 1.12. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ UV-VIS . 44 1.12.1. Khái quát . 44 1.12.2. Sự hấp thu bức xạ tử ngoại - khả kiến của hợp chất hữu cơ . 44 1.12.3. Máy quang phổ UV-VIS . 45 1.12.4. Ứng dụng . 46 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM . 47 2.1. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI . 47 2.2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 47 2.3. HÓA CHẤT, THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ . 49 2.3.1. Hóa chất . 49 2.3.2. Dụng cụ, thiết bị . 49 2.4. TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM . 50 2.4.1. PHÂN LẬP VÀ KHẢO SÁT MẪU HUMIN . 50 2.4.1.1. Phân lập humin . 50 2.4.1.2. Xác định độ tro của bã than bùn và mẫu humin . 51 2.4.1.2.1. Nguyên tắc . 51 2.4.1.2.2. Thực hiện . 51 2.4.1.3. Xác định thành phần các nguyên tố trong tro của humin . 51 2.4.1.4. Phổ IR của humin . 51 2.4.1.5. Cấu trúc bề mặt . 52 2.4.2. KHẢO SÁT PHỔ HẤP THU UV-VIS CỦA 1-NAPHTHOL VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN PHỔ UV-VIS . 52 2.4.2.1. Khảo sát phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol . 52 2.4.2.2. Xây dựng các đường chuẩn của phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol . 53 2.4.2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol . 53 2.4.2.3.1. Ảnh hưởng của pH lên phổ UV-Vis của 1-naphthol . 53 2.4.2.3.2. Ảnh hưởng của NaCl lên phổ UV-Vis của 1-naphthol . 53 2.4.2.3.3. Ảnh hưởng của nước lọc qua humin lên phổ UV-Vis của 1-naphthol . 54 2.4.3. KHẢO SÁT HẤP PHỤ 1-NAPHTHOL LÊN HUMIN . 54 2.4.3.1. Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin . 54 2.4.3.2. Khảo sát phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol trước và sau hấp phụ . 54 2.4.3.3. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc, pH đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin . 55 2.4.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin . 55 2.4.4. CÂN BẰNG HẤP PHỤ . 56 2.4.5. GIẢI HẤP PHỤ . 57 2.4.5.1. Giải hấp phụ bằng axit HCl . 57 2.4.5.2. Giải hấp phụ bằng nhiệt . 58 2.4.5.3. Giải hấp phụ bằng dung môi hexan . 59 2.4.6. KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ 1-NAPHTHOL LÊN HUMIN . 60 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 61 3.1. PHÂN LẬP VÀ KHẢO SÁT MẪU HUMIN . 61 3.1.1. Phân lập humin . 61 3.1.2. Xác định độ tro của bã than bùn và mẫu humin . 61 3.1.3. Xác định thành phần các nguyên tố trong tro của humin . 61 3.1.4. Phổ IR của humin . 62 3.1.5. Cấu trúc bề mặt . 64 3.2. KHẢO SÁT PHỔ HẤP THU UV-VIS CỦA 1-NAPHTHOL VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN PHỔ UV-VIS . 64 3.2.1. Khảo sát phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol . 64 3.2.2. Xây dựng các đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol . 66 3.2.2.1. Đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol tại bước sóng 212nm . 66 3.2.2.2. Đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol tại bước sóng 293nm . 67 3.2.2.3. Đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol tại bước sóng 321nm . 68 3.2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol . 69 3.2.3.1. Ảnh hưởng của pH lên phổ UV-Vis của 1-naphthol . 69 3.2.3.2. Ảnh hưởng của NaCl lên phổ UV-Vis của 1-naphthol . 70 3.2.3.3. Ảnh hưởng của nước lọc qua humin lên phổ UV-Vis của 1-naphthol . 71 3.3. KHẢO SÁT HẤP PHỤ 1-NAPHTHOL LÊN HUMIN . 72 3.3.1. Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin . 72 3.3.2. Khảo sát phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol trước và sau hấp phụ . 74 3.3.3. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc, pH đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin . 75 3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin . 78 3.4. CÂN BẰNG HẤP PHỤ . 81 3.5. GIẢI HẤP PHỤ . 87 3.5.1. Giải hấp phụ bằng axit HCl . . 87 3.5.2. Giải hấp phụ bằng nhiệt . . 88 3.5.3. Giải hấp phụ bằng dung môi hexan . . 92 3.6. KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ 1-NAPHTHOL LÊN HUMIN . . 93 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . . 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC

pdf35 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 21/08/2013 | Lượt xem: 2484 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Khảo sát khả năng hấp phụ 1- Naphthol của humin, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
- Trang 61 - CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. PHÂN LẬP VÀ KHẢO SÁT MẪU HUMIN 3.1.1. Phân lập humin Từ bã thải than bùn, xử lý bằng NaOH, sau đó hoạt hóa bề mặt bằng axit HCl 2M, chúng tôi thu được humin, bảo quản để sử dụng trong các nghiên cứu sau này. 3.1.2. Xác định độ tro của bã than bùn và mẫu humin Bảng 3.1: Thành phần % độ tro của humin Bã than bùn Humin m1 (g) chén sứ đầu 56,1031 53,0585 m2 (g) [chén sứ sau + mẫu] 58,1185 55,0914 m3 (g) chén sau nung 57,2923 53,9190 m (g) tro 1,1892 0,8605 %tro 59,01% 42,33% Nhận xét: Ta nhận thấy hàm lượng tro của bã than bùn rất lớn (khoảng 59%). Và sau khi đã xử lý bã than bùn bằng NaOH và axit HCl thì đã có một phần khoáng vô cơ tan ra, các ion bị than bùn hấp phụ trong tự nhiên cũng bị giải hấp nên hàm lượng tro trong humin có giảm xuống. 3.1.3. Xác định thành phần các nguyên tố trong tro của humin Bảng 3.2: Thành phần % khối lượng các nguyên tố trong tro của humin. (phụ lục số 1) % Tro- Humin % Tro-Humin Al >10 Cd - Si >10 Ga 0,0015 Mg 0,5 Ge 0,0002 Ca 0,1 Be - Ba 0,01 In - Fe 3 Tl - - Trang 62 - V 0,02 Ta - Mn 0,03 Nb 0,002 Ti 0,7 Zr 0,03 Co 0,001 Hf - Ni 0,003 U - Cr 0,015 Th - Mo 0,0005 P - W - Na 0,05 Sn 0,001 Li - Sb - Ce - As 0,01 La 0,003 Bi - Y 0,005 Cu 0,007 Yb 0,0005 Au - Gd - Ag 0,00003 Sc 0,0003 Pb 0,007 Pt - Zn 0,005 Nhận xét: Sau khi đốt cháy humin ở t0 cao, thì trong tro của humin chỉ còn chứa các khoáng vô cơ có hàm lượng Al, Si và Fe khá cao, phù hợp với kết quả phổ XRD (mục 1.3.2.2) thấy có chứa các khoáng vô cơ của Al, Si, ... 3.1.4. Phổ IR của humin - Trang 63 - Hình 3.1: Kết quả phổ IR của humin Nhận xét: Phổ chụp IR của humin ta thấy có các dao động của nhóm –OH liên kết hiđro: khoảng 3400 cm-1; nhóm C=O (của nhóm cacboxyl -COOH) là khoảng 1710 cm-1 và C-OH là khoảng 1150-1040 cm-1; Dao động của liên kết C=C (vòng) khoảng 1580-1650 cm-1; –C-H (vòng) khoảng 2920 cm-1 và khoảng 2840 cm-1; nhóm –C≡N là khoảng 2362 – 2200 cm-1 và ở gần 800 cm-1 là dao động của liên kết N-H... Ta nhận thấy, trên bề mặt phân tử humin có rất nhiều nhóm chức, phù hợp với [17][18][20][25], cũng như khả năng không bị hòa tan thì humin là một chất hấp phụ trao đổi ion rất tốt. - Trang 64 - 3.1.5. Cấu trúc bề mặt Hình 3.2: Hình SEM của humin (phụ lục số 2) Nhận xét: Hình dáng humin chúng tôi nghiên cứu là hình khối không phải dạng mạch. Humin có kích thước không đồng đều. Bề mặt thấy ghồ ghề, không thấy rõ độ xốp. Điều này phù hợp với các khảo sát trước đây của các tác giả [6][15], là humin có diện tích bề mặt riêng thấp (SBET nhỏ). Các kết quả SBET (m2/g) tương ứng theo [6][15] lần lượt là 16,51; 18,93. Ngoài ra, theo [34][39] thì khoáng vô cơ và humin không nằm riêng rẻ mà gắn kết với nhau. 3.2. KHẢO SÁT PHỔ HẤP THU UV-VIS CỦA 1-NAPHTHOL VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN PHỔ UV-VIS 3.2.1. Khảo sát phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol - Trang 65 - 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 200 250 300 350 400 bước sóng nm A bs 20ppm 8ppm 5ppm 2ppm Hình 3.3: Phổ UV-Vis của 1-naphthol ở các nồng độ nhỏ (phụ lục số 3) 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 240 290 340 390 bước sóng nm A bs 50ppm 30ppm 20ppm 10ppm Hình 3.4: Phổ UV-Vis của 1-naphthol ở các nồng độ lớn (phụ lục số 3) Nhận xét: Phổ hấp thu của 1-naphthol có 3 peak hấp thu cực đại tại các bước sóng 212nm, 293nm và 321nm. Như vậy, có 2 peak 293nm và 321nm trùng với tài liệu tham khảo Merck Index là hấp thu ở các peak có bước sóng khoảng từ 291-295nm; 321-325nm. - Trang 66 - Còn tại bước sóng 212nm, ta thấy mũi hấp thu rất cao, điều này thể hiện hệ số hấp thu mol ε lớn, khó có thể là do tạp chất. Tại bước sóng này, độ nhạy của phép phân tích là lớn nhất và ta có thể xác định độ hấp thu của dung dịch có nồng độ thấp. Còn ở nồng độ cao, độ hấp thu vượt qua giới hạn của máy đo. Với các mẫu chuẩn 1-naphthol có nồng độ cao, từ 10ppm trở đi, thì mũi hấp thu thể hiện rõ ở các peak 293nm và 321nm. Như vậy, ta có thể xác định được hàm lượng 1-naphthol trong dung dịch tại các bước sóng này, với điều kiện là trong dung dịch không có chứa chất nào khác cũng hấp thu ở các bước sóng này. 3.2.2. Xây dựng các đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol 3.2.2.1. Đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol tại bước sóng 212nm Bảng 3.3: Độ hấp thu Abs của 1-naphthol tại bước sóng 212nm. Đường chuẩn ở bước sóng 212nm y = 0.2587x + 0.0318 R2 = 0.9987 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 0 2 4 6 8 10 12 Nồng độ (ppm) A bs Hình 3.5: Đường chuẩn phổ UV-Vis của 1-naphthol tại bước sóng 212nm. Nồng độ (ppm) Abs lần 1 Abs lần 2 Abs lần 3 Abs 0.5 0,138 0,140 0,135 0,138 ± 0,003 2 0,546 0,548 0,543 0,546 ± 0,003 5 1,358 1,360 1,355 1,358 ± 0,003 8 2,141 2,143 2,140 2,141 ± 0,002 10 2,572 2,575 2,570 2,572 ± 0,003 - Trang 67 - Nhận xét: Đường chuẩn tại bước sóng 212nm có độ tuyến tính cao (R2=0,9987). Tại bước sóng này, có thể xác định độ hấp thu của 1-naphthol có nồng độ nhỏ từ 0,5-10ppm. 3.2.2.2. Đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol tại bước sóng 293nm Bảng 3.4: Độ hấp thu Abs của 1-naphthol tại bước sóng 293nm. Nồng độ (ppm) Abs lần 1 Abs lần 2 Abs lần 3 Abs 0.5 0,018 0,020 0,017 0,018 ± 0,002 2 0,067 0,069 0,064 0,067 ± 0,003 10 0,330 0,343 0,322 0,332 ± 0,011 20 0,659 0,665 0,657 0,660 ± 0,004 40 1,312 1,315 1,310 1,312 ± 0,003 60 1,937 1,942 1,935 1,938 ± 0,004 80 2,479 2,465 2,478 2,474 ± 0,008 Đường chuẩn ở bước sóng 293nm y = 0.0315x + 0.0164 R2 = 0.9992 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 0 20 40 60 80 100 Nồng độ (ppm) A bs Hình 3.6: Đường chuẩn phổ UV-Vis của 1-naphthol tại bước sóng 293nm. Nhận xét: Đường chuẩn tại bước sóng 293nm có độ tuyến tính cao (R2=0,9992). Tại bước sóng này, có thể xác định độ hấp thu của 1-naphthol có khoảng nồng độ từ 0,5-80ppm. - Trang 68 - 3.2.2.3. Đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol tại bước sóng 321nm Bảng 3.5: Độ hấp thu Abs của 1-naphthol tại bước sóng 321nm. Nồng độ (ppm) Abs lần 1 Abs lần 2 Abs lần 3 Abs 40 0,628 0,638 0,625 0,630± 0,007 60 0,901 0,909 0,900 0,903± 0,005 80 1,197 1,205 1,190 1,197± 0,008 90 1,341 1,341 1,336 1,339± 0,003 100 1,468 1,469 1,465 1,467± 0,002 Đường chuẩn ở bước sóng 321nm y = 0.0141x + 0.0646 R2 = 0.9996 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600 30 50 70 90 110 Nồng độ (ppm) A bs Hình 3.7: Đường chuẩn phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol tại bước sóng 321nm. Nhận xét: Đường chuẩn tại bước sóng 321nm có độ tuyến tính cao (R2=0,9996). Tại bước sóng này, có thể xác định độ hấp thu của 1-naphthol có khoảng nồng độ từ 40-100ppm. - Trang 69 - 3.2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol 3.2.3.1. Ảnh hưởng của pH lên phổ UV-Vis của 1-naphthol Ảnh hưởng của pH 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 200 250 300 350 400 bước sóng nm A bs pH=10.16 pH=6.36 pH=5.87 pH=3.72 pH=2.52 pH=0.64 Hình 3.8: Ảnh hưởng của pH lên phổ UV-Vis của 1-naphthol 10ppm (phụ lục số 4) Nhận xét: Phổ quét cho thấy pH của môi trường axit (pH < 6,36) không làm ảnh hưởng đến hình dạng, vị trí mũi hấp thu, cũng như chiều cao các mũi hấp thu cực đại tại các bước sóng 212nm, 293nm và 321nm. Còn khoảng bước sóng nhỏ hơn 212nm thì ở pH thấp (pH = 0,64), ta thấy hình dạng phổ có thay đổi (có thể là do sự ảnh hưởng của nồng độ ion Cl- cao). Điều này không quan trọng, vì trong các phép phân tích sau này, chúng tôi không lựa chọn vùng bước sóng này. Khi pH cao (môi trường kiềm) thì hình dạng phổ đã thay đổi hoàn toàn. Điều này rất hợp lý, vì trong môi trường kiềm thì 1-naphthol sẽ chuyển sang dạng muối naphtholate. Vì vậy, trong các khảo sát hấp phụ sau này, chúng tôi đều thực hiện trong môi trường axit (pH < 6,36). - Trang 70 - 3.2.3.2. Ảnh hưởng của NaCl lên phổ UV-Vis của 1-naphthol 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600 1.800 2.000 200 250 300 350 400 bước sóng nm A bs 5ppm 5ppm+NaCl 0,002M 5ppm+NaCl 0,01M 5ppm+NaCl 0.05M Hình 3.9: Ảnh hưởng của NaCl lên phổ UV-Vis của 1-naphthol 5ppm (phụ lục số 5) 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 200 250 300 350 400 bước sóng nm A bs 20ppm 20ppm+NaCl 0,002M 20ppm+NaCl 0,01M 20ppm+NaCl 0.05M Hình 3.10: Ảnh hưởng của NaCl lên phổ UV-Vis của 1-naphthol 20ppm (phụ lục số 6) Nhận xét: Ta thấy hình dạng phổ UV-Vis ứng với các nồng độ NaCl và nồng độ 1- naphthol khác nhau cũng không làm ảnh hưởng đến hình dạng, vị trí mũi hấp thu, cũng như chiều cao các mũi hấp thu cực đại tại các mũi hấp thu cực đại. Còn - Trang 71 - khoảng bước sóng nhỏ hơn 212nm thì ở nồng độ ion Cl- cao thì ta thấy hình dạng phổ có thay đổi, phù hợp với khảo sát ảnh hưởng của pH (mục 3.2.3.1). Nhận xét chung: Do trong các khảo sát hấp phụ kế tiếp, chúng tôi thường xuyên điều chỉnh pH của quá trình hấp phụ bằng các dung dịch HCl và NaOH nên cần phải khảo sát kỹ các yếu tố ảnh hưởng lên phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol để có thể sử dụng phương pháp phân tích này một cách chính xác nhất. Các đường chuẩn UV-Vis tại các bước sóng 212nm, 293nm, 321nm đều có độ tin cậy cao. Tuy vậy, để thống nhất trong các phép phân tích mẫu, chúng tôi lựa chọn peak ở 293nm, vì ở peak này không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố pH, nồng độ ion Cl- và là peak hấp thu thực nghiệm phù hợp với peak hấp thu theo tài liệu tham khảo Merck index. 3.2.3.3. Ảnh hưởng của nước lọc qua humin lên phổ UV-Vis của 1-naphthol 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 200 250 300 350 400 bước sóng nm A bs 1-naphthol 10ppm+dung môi là H2O lọc qua humin-đường nền H2O 1-naphthol 10ppm+dung môi H2O cất-đường nền H2O 1-naphthol 10ppm+dung môi là H2O lọc qua humin-đường nền H2O lọc qua humin Hình 3.11: Ảnh hưởng của nước lọc qua humin lên phổ UV-Vis của 1-naphthol 10ppm (phụ lục số 7) Nhận xét: Phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol trong dung môi là nước lọc qua humin có hình dạng không thay đổi, điều này chứng tỏ humin đã không phân rã ra chất nào làm ảnh hưởng đến hình dạng của phổ hấp thu. Tuy vậy, chiều cao phổ hấp - Trang 72 - thu của 1-naphthol trong dung môi là nước lọc qua humin so với phổ hấp thu của 1- naphthol trong dung môi là nước cất ta thấy cao hơn. Nhưng nếu ta sử dụng nước đã lọc qua humin như trên làm đường nền (chỉnh về Zero – hay sử dụng làm mẫu so sánh) thì sẽ cho kết quả phổ hấp thu 1-naphthol có nồng độ như ban đầu. Vì vậy, trong tất cả các khảo sát hấp phụ (hay giải hấp) 1-naphthol lên humin sau này, chúng tôi sẽ luôn tiến hành làm song song cùng thời gian đối với mẫu có V(ml) 1-naphthol và mẫu trắng tương ứng là V(ml) nước cất (tức không có 1- naphthol) cho vào cùng một lượng humin. Lấy nước lọc qua humin này sẽ làm mẫu so sánh (chỉnh về Zero) với mẫu cần khảo sát, từ đó xác định được chính xác độ hấp thu Abs của 1-naphthol bằng máy quang phổ UV-Vis Helios γ sau hấp phụ (hay giải hấp). 3.3. KHẢO SÁT HẤP PHỤ 1-NAPHTHOL LÊN HUMIN 3.3.1. Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin Bảng 3.6: Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol 10ppm lên humin (phụ lục số 8). mhumin(mg) pH MC sau(ppm) Q (mg/g) 100,3 ± 0,3 5,66 ± 0,01 5,987 ± 0,127 2,001± 0,061 100,4 ± 0,4 4,44 ± 0,01 5,162 ± 0,032 2,410 ± 0,023 100,1 ± 0,2 4,28 ± 0,05 5,077 ± 0,048 2,459± 0,028 100,3 ± 0,1 3,03 ± 0,02 4,654 ± 0,063 2,665 ± 0,029 100,5 ± 0,3 1,69 ± 0,01 3,723 ± 0,097 3,124± 0,040 100,3 ± 0,4 0,94 ± 0,01 2,421 ± 0,120 3,778± 0,056 100,2 ± 0,2 0,54 ± 0,01 1,776 ± 0,048 4,103 ± 0,030 - Trang 73 - Ảnh hưởng của pH lên dung lượng hấp phụ (1-naphthol 10ppm; thời gian khảo sát 30 phút) 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 0 1 2 3 4 5 6 pH Q (m g/ g) Hình 3.12: Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol 10ppm lên humin. Nhận xét: Khi pH càng giảm, dung lượng hấp phụ 1-naphthol tăng. Khi pH < 2, ta thấy dung lượng hấp phụ tăng mạnh. Khi pH từ 0,94 đến 0,54, dung lượng hấp phụ bắt đầu tăng chậm lại. Trong môi trường axit yếu và trung tính, dung lượng hấp phụ 1-naphthol thấp, điều này có thể được giải thích bởi khi pH tăng, các nhóm chức axit –COOH trên bề mặt humin bắt đầu phân li làm cho bề mặt humin tích điện âm. Ngoài ra, môi trường pH cao thuận lợi cho 1-naphthol dễ chuyển sang dạng anion naphtholate. Điều này đã cản trở quá trình hấp phụ 1-naphthol do tăng lực đẩy tĩnh điện giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ và làm cho dung lượng hấp phụ giảm. Trong môi trường axit mạnh, các tâm axit trên bề mặt humin tăng, giảm lực đẩy tĩnh điện giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Ngoài ra, khi pH giảm, đã có thể làm tăng số tâm hấp phụ trên bề mặt humin, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hấp phụ 1-naphthol lên humin. Chính vì vậy mà trong các khảo sát hấp phụ sau này, chúng tôi đã không khảo sát ở các môi trường pH cao (trên 7), bởi do dung lượng hấp phụ 1-naphthol không nhiều. Ngoài ra, trong các thí nghiệm thăm dò của chúng tôi thì dung dịch - Trang 74 - chứa humin trong môi trường kiềm có màu hơi sậm, đã làm ảnh hưởng đến dung dịch 1-naphthol cần khảo sát. Hiện tượng dung dịch bị đổi màu này có thể là do trong quá trình sử dụng lâu ngày, humin phần nào bị oxi hóa bởi tác nhân môi trường, phân rã cho ra trở lại các hợp chất humic. Và khoảng pH mà chúng tôi lựa chọn này (< 7) cũng thuận lợi cho việc hấp phụ cation của humin [6][14][15]. 3.3.2. Khảo sát phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol trước và sau hấp phụ Scan 1-naphthol trước và sau hấp phụ ở pH = 1,69±0,01 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 200 250 300 bước sóng nm A bs 10ppm ban đầu 10ppm sau hấp phụ Hình 3.13: So sánh phổ UV-Vis của 1-naphthol 10ppm trước và sau hấp phụ 60 phút (phụ lục số 9) - Trang 75 - Scan 1-naphthol trước và sau hấp phụ ở pH = 1,69±0,01 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 200 250 300 bước sóng nm A bs 20ppm ban đầu 20ppm sau hấp phụ Hình 3.14: So sánh phổ UV-Vis của 1-naphthol 20ppm trước và sau hấp phụ 60 phút (phụ lục số 9) Nhận xét: Phổ hấp thu UV-Vis của 1-naphthol trước và sau hấp phụ với các nồng độ khác nhau ta thấy không có sự khác biệt về hình dạng và vị trí các peak hấp thu. Điều này lại một lần nữa khẳng định là trong quá trình hấp phụ 1-naphthol của humin, thì humin đã không có phân rã ra bất kỳ chất nào. Nghĩa là dung dịch sau hấp phụ chỉ có 1-naphthol, do vậy ta có thể đo được độ hấp thu Abs của 1-naphthol bằng máy quang phổ UV-Vis Helios γ và từ đó, ta dựa vào đường chuẩn UV-Vis đã thiết lập, xác định được lượng 1-naphthol còn lại sau hấp phụ. 3.3.3. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc, pH đến dung lượng hấp phụ 1- naphthol lên humin Bảng 3.7: Ảnh hưởng của thời gian, pH đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin pH 2,36 ± 0,01 (C0=20ppm) Abs MC sau (ppm) Q (mg/g) H% 0 phút 0,000 20,000 0,000 0,00 5 phút 0,475± 0,004 14,559 ± 0,132 2,721 ± 0,072 2,21 - Trang 76 - 10 phút 0,425± 0,009 12,971 ± 0,288 3,514 ± 0,154 35,14 20 phút 0,394± 0,007 11,987 ± 0,222 4,006 ± 0,105 40,06 30 phút 0,370± 0,004 11,225 ± 0,127 4,387 ± 0,060 43,87 45 phút 0,357± 0,004 10,813 ± 0,135 4,594 ± 0,073 45,94 60 phút 0,346± 0,005 10,463 ± 0,145 4,768 ± 0,070 47,68 90 phút 0,328± 0,006 9,892 ± 0,190 5,054 ± 0,083 50,54 120 phút 0,317± 0,011 9,543 ± 0,335 5,229 ± 0,190 52,29 150 phút 0,307± 0,013 9,225 ± 0,423 5,387 ± 0,228 53,87 180 phút 0,296± 0,005 8,876 ± 0,150 5,562 ± 0,075 55,62 300 phút 0,283± 0,004 8,463 ± 0,132 5,768 ± 0,069 57,68 pH 5,00 ± 0,03 (C0=20ppm) Abs MC sau(ppm) Q (mg/g) H% 0 phút 0,000 20,000 0,000 0,00 5 phút 0,521± 0,006 16,019 ± 0,200 1,990 ± 0,082 19,91 10 phút 0,485± 0,004 14,876 ± 0,137 2,562 ± 0,069 25,62 20 phút 0,456± 0,009 13,956 ± 0,288 3,022 ± 0,154 30,22 30 phút 0,432± 0,003 13,194 ± 0,102 3,403 ± 0,050 34,03 45 phút 0,415± 0,007 12,654 ± 0,212 3,673 ± 0,110 36,73 60 phút 0,410± 0,011 12,495 ± 0,378 3,752 ± 0,199 37,52 90 phút 0,399± 0,005 12,146 ± 0,150 3,927 ± 0,085 39,27 120 phút 0,381± 0,004 11,575 ± 0,132 4,213 ± 0,065 42,13 150 phút 0,375± 0,006 11,384 ± 0,190 4,308 ± 0,078 43,08 180 phút 0,372± 0,005 11,289 ± 0,145 4,356 ± 0,083 43,57 300 phút 0,356± 0,004 10,781 ± 0,135 4,610 ± 0,070 46,10 pH 2,83 ± 0,01 (C0=10ppm) Abs MC sau(ppm) Q (mg/g) H% 0 phút 0,000 10,000 0,000 0,00 5 phút 0,203± 0,008 5,924 ± 0,285 2,038 ± 0,191 40,76 - Trang 77 - 10 phút 0,190± 0,004 5,511 ± 0,122 2,244 ± 0,060 44,90 20 phút 0,186± 0,007 5,384 ± 0,211 2,308 ± 0,109 46,16 30 phút 0,174± 0,006 5,003 ± 0,190 2,498 ± 0,178 49,97 45 phút 0,164± 0,004 4,686 ± 0,132 2,657 ± 0,070 53,14 60 phút 0,156± 0,011 4,432 ± 0,380 2,784 ± 0,312 55,68 90 phút 0,148± 0,006 4,178 ± 0,175 2,911 ± 0,069 58,22 120 phút 0,145± 0,012 4,083 ± 0,391 2,959 ± 0,195 59,18 150 phút 0,137± 0,008 3,829 ± 0,311 3,086 ± 0,134 61,71 180 phút 0,136± 0,007 3,797 ± 0,222 3,102 ± 0,104 62,03 300 phút 0,130± 0,004 3,606 ± 0,108 3,197 ± 0,065 63,94 Ảnh hưởng của thời gian 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 Thời gian (phút) Q (m g/ g) 1-naphthol 20ppm; pH 2.36 1-naphthol 20ppm; pH 5.00 1-naphthol 10ppm; pH 2.83 Hình 3.15: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin. Nhận xét: Ta thấy, trong thời gian 60 phút đầu thì lượng 1-naphthol bị hấp phụ tăng nhanh. Còn trong khoảng thời gian khảo sát còn lại, dung lượng hấp phụ 1-naphthol vẫn tiếp tục tăng nhưng tăng chậm. Trong khoảng thời gian trên, đường cong khảo sát vẫn chưa đạt cân bằng hấp phụ. Với 10 phút đầu, ta thấy dung lượng hấp phụ hầu như không phụ thuộc nhiều vào pH cũng như nồng độ 1-naphthol. Điều này có thể được giải thích là quá trình hấp phụ có thể có yếu tố hấp phụ vật lý, chất bị hấp phụ bám trên toàn bộ bề mặt chất hấp phụ humin là như nhau. Sau đó, tùy thuộc vào pH cũng như nồng độ ban đầu của 1-naphthol, dung lượng hấp phụ tiếp tục tăng do - Trang 78 - có hiện tượng khuếch tán 1-naphthol vào các mao quản của humin. Sau 60 phút, các tâm hấp phụ đã bị che bớt hay đã giảm nên dung lượng hấp phụ 1-naphthol tăng chậm lại, nhưng ta thấy hệ vẫn chưa đạt cân bằng. Do đó, trong tất cả các thí nghiệm khảo sát hấp phụ dưới đây, chúng tôi lựa chọn thời gian hấp phụ là 60 phút, xem như là thời gian hấp phụ đạt cân bằng cục bộ giữa chất hấp phụ humin và dung dịch chứa 1-naphthol. 3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin Bảng 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin ở pH = 0,91±0,01 (phụ lục số 10) C01-naphthol(ppm) (pH=0,91 ± 0,01) mhumin(mg) Q (mg/g) H% 10 100,1±0,1 3,585±0,089 71,77 20 100,3±0,4 6,015±0,158 60,33 30 100,4 ± 0,2 7,406 ± 0,221 49,57 50 100,3±0,3 9,948±0,090 39,90 80 100,3 ± 0,3 13,041 ± 0,111 32,70 100 100,0 ± 0,1 15,150 ± 0,120 30,32 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin ở pH = 1,41±0,01 (phụ lục số 11) C01-naphthol(ppm) (pH=1,41 ± 0,01) mhumin(mg) Q (mg/g) H% 10 100,3 ± 0,3 3,547±0,069 71,24 20 100,4 ± 0,2 5,614 ± 0,154 56,36 30 100,3±0,3 7,125 ± 0,069 47,63 50 100,1±0,1 9,254 ± 0,106 37,04 80 100,3 ± 0,3 12,456 ± 0,073 31,25 100 100,6 ± 0,1 13,940 ± 0,070 28,07 - Trang 79 - Bảng 3.10: Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin ở pH = 1,77±0,01 (phụ lục số 12) C01-naphthol(ppm) (pH=1,77 ± 0,01) mhumin(mg) Q (mg/g) H% 10 100,1 ± 0,1 3,474 ± 0,041 69,54 20 100,0 ± 0,1 5,581±0,058 55,83 30 100,4 ± 0,2 7,042 ± 0,071 47,13 50 100,1 ± 0,1 8,982 ± 0,071 35,96 80 100,3 ± 0,3 11,416 ± 0,076 28,63 100 100,0 ± 0,1 13,537 ± 0,141 27,21 Bảng 3.11: Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin ở pH = 4,37 ± 0,02 (phụ lục số 13) C01-naphthol(ppm) (pH=4,37 ± 0,02) mhumin(mg) Q (mg/g) H% 4 100,5 ± 0,2 1,391 ± 0,063 69,90 10 100,4 ± 0,2 2,352 ± 0,072 47,22 20 100,2 ± 0,2 3,666 ± 0,105 36,73 30 100,3 ± 0,3 4,236 ± 0,074 28,33 50 100,4±0,3 5,664±0,078 22,76 80 100,4 ± 0,2 7,980±0,071 20,02 100 100,4 ± 0,2 11,332±0,149 22,73 - Trang 80 - Bảng 3.12: Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin ở pH = 6,27 ± 0,03 (phụ lục số 14) C01-naphthol(ppm) (pH=6,27 ± 0,03) mhumin(mg) Q (mg/g) H% 4 100,1 ± 0,1 1,186 ± 0,103 59,30 10 100,4 ± 0,2 2,057 ± 0,048 41,29 20 100,3 ± 0,3 3,451±0,109 34,62 30 100,5 ± 0,3 3,727 ± 0,109 24,98 50 100,6±0,3 4,913 ± 0,170 19,77 80 100,4 ± 0,2 7,848 ± 0,194 19,69 100 100,4± 0,2 11,062±0,228 22,16 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 0 20 40 60 80 100 Co (ppm) Q (m g/ g) pH 0.91 ± 0.01 pH 1.41 ± 0.01 pH 1.77 ± 0.01 pH 4.37±0.02 pH 6.27 ± 0.03 Hình 3.16: Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin. Nhận xét: Trên đồ thị khảo sát, ta nhận thấy ở khoảng nồng độ thấp (C0 ≤ 10ppm) và với các môi trường pH khảo sát khác nhau, thì dung lượng hấp phụ là nhỏ và không có sự khác biệt nhiều. Điều này có thể được giải thích là do có thể có yếu tố hấp phụ vật lý, chất bị hấp phụ bám trên toàn bộ bề mặt chất hấp phụ humin là như nhau. - Trang 81 - Biết rằng, hấp phụ là một quá trình cân bằng thuận nghịch, nồng độ càng tăng thì dung lượng hấp phụ tăng. Do đó, trên đồ thị hình 3.16, ta thấy lượng 1- naphthol bị hấp phụ tăng khi nồng độ của nó tăng hay là quá trình khuếch tán 1- naphthol vào các mao quản của humin càng lớn và càng sâu hơn. Còn khi pH càng giảm, thì số tâm hấp phụ trên bề mặt humin càng tăng, lực đẩy tĩnh điện trên bề mặt chất hấp phụ và chất bị hấp phụ giảm (như mục 3.3.1 đã trình bày), do vậy trên đồ thị khảo sát ta thấy ở cùng một nồng độ nhưng khi pH nhỏ thì dung lượng hấp phụ lớn hơn. 3.4. CÂN BẰNG HẤP PHỤ * pH = 6,27 ± 0,03 Bảng 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin ở pH 6,27 mhumin (mg) C0 (ppm) MC sau (ppm) Q (mg/g) MC100. Q lg Q lg MC 100,1 ± 0,1 4 1,628 ± 0,211 1,186 ± 0,103 137,268 0,074 0,212 100,4 ± 0,2 10 5,871 ± 0,102 2,057 ± 0,048 285,416 0,313 0,769 100,3 ± 0,3 20 13,077±0,211 3,451±0,109 378,934 0,538 1,117 100,5 ± 0,3 30 22,506± 0,230 3,727 ± 0,109 603,864 0,571 1,352 100,6±0,3 50 40,114 ± 0,374 4,913 ± 0,170 816,487 0,691 1,603 100,4 ± 0,2 80 64,252± 0,384 7,848 ± 0,194 818,705 0,895 1,808 100,4 ± 0,2 100 77,839±0,423 11,062±0,228 703,661 1,044 1,891 Bảng 3.14: Các hệ số tương quan Langmuir và Freundlich ở pH 6,27 Freundlich Langmuir Hệ số Giá trị Hệ số Giá trị KF 0,831 KL 0,026 n 0,5358 Qmax 13,129 R2 0,9577 R2 0,6971 - Trang 82 - Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt theo Freundlich (pH 6,27) y = 0.5358x - 0.0803 R2 = 0.9577 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 lgC lg Q Hình 3.17: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt theo Freundlich ở pH 6,27 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt theo Langmuir (pH 6,27) y = 7.6166x + 289.77 R2 = 0.6971 0 200 400 600 800 1000 0 20 40 60 80 100 C (ppm) 10 0C /Q Hình 3.18: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt theo Langmuir ở pH 6,27 - Trang 83 - * pH = 1,41 ± 0,01 Bảng 3.15: Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin ở pH 1,41 mhumin (mg) C0 (ppm) MC sau(ppm) Q (mg/g) MC100. Q lg Q lg MC 100,3 ± 0,3 10 2,887±0,120 3,547±0,069 81,393 0,550 0,460 100,4 ± 0,2 20 8,728 ± 0,288 5,614 ± 0,154 155,468 0,749 0,941 100,3±0,3 30 15,712± 0,175 7,125 ± 0,069 220,519 0,853 1,196 100,1±0,1 50 31,479± 0,222 9,254 ± 0,106 340,166 0,966 1,498 100,3 ± 0,3 80 55,014 ± 0,211 12,456 ± 0,073 441,667 1,095 1,740 100,6 ± 0,1 100 71,934 ± 0,138 13,940 ± 0,070 516,026 1,144 1,857 Bảng 3.16: Các hệ số tương quan Langmuir và Freundlich ở pH 1,41 Freundlich Langmuir Hệ số Giá trị Hệ số Giá trị KF 2,236 KL 0,058 n 0,4238 Qmax 16,516 R2 0,9980 R2 0,9671 - Trang 84 - Phương trình đẳng nhiệt theo Freundlich (pH 1,41) y = 0.4238x + 0.3495 R2 = 0.9980 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 0.200 0.700 1.200 1.700 2.200 lgC lg Q Hình 3.19: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt theo Freundlich ở pH 1,41 Phương trình đẳng nhiệt theo Langmuir (pH 1,41) y = 6.0547x + 105.09 R2 = 0.9671 0 200 400 600 0 20 40 60 80 C (ppm) 10 0C /Q Hình 3.20: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt theo Langmuir ở pH 1,41 - Trang 85 - *pH = 0,91± 0,01 Bảng 3.17: Ảnh hưởng của nồng độ đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol lên humin ở pH 0,91 mhumin (mg) C0 (ppm) MC sau(ppm) Q (mg/g) MC100. Q lg Q lg MC 100,1±0,1 10 2,823±0,175 3,585±0,089 78,745 0,554 0,451 100,3±0,4 20 7,934±0,288 6,015±0,158 131,904 0,779 0,899 100,4 ± 0,2 30 15,130 ± 0,415 7,406 ± 0,221 204,294 0,870 1,180 100,3±0,3 50 30,051±0,222 9,948±0,090 302,081 0,998 1,478 100,3 ± 0,3 80 53,839 ± 0,157 13,041 ± 0,111 412,844 1,115 1,731 100,0 ± 0,1 100 69,680 ± 0,270 15,150± 0,120 459,934 1,180 1,843 Bảng 3.18: Các hệ số tương quan Langmuir và Freundlich ở pH 0,91 Freundlich Langmuir Hệ số Giá trị Hệ số Giá trị KF 2,315 KL 0,058 n 0,4366 Qmax 17,802 R2 0,9965 R2 0,9654 - Trang 86 - Phương trình đẳng nhiệt theo Freundlich (pH 0,91) y = 0.4366x + 0.3645 R2 = 0.9965 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 lgC lg Q Hình 3.21: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt theo Freundlich ở pH 0,91 Phương trình đẳng nhiệt theo Langmuir (pH 0,91) y = 5.6174x + 96.954 R2 = 0.9654 0 100 200 300 400 500 600 0 20 40 60 80 C (ppm) 10 0C /Q Hình 3.22: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt theo Langmuir ở pH 0,91 Nhận xét: Ở các pH 6,27, hệ số tương quan R2 theo Freundlich là 0,9577, còn theo Langmuir là 0,6971. Như vậy có thể nói quá trình hấp phụ 1-naphthol lên humin phù hợp với phương trình đẳng nhiệt Freundlich hơn phương trình đẳng nhiệt Langmuir, bởi do đồ thị biểu diễn theo Freundlich có độ tuyến tính cao hơn Langmuir (R2 theo Freundlich gần bằng 1). Biết rằng, theo Langmuir quá trình hấp phụ đẳng nhiệt nghiên về hấp phụ đơn lớp, còn theo Freundlich thì giá trị n (n < 1) - Trang 87 - đặc trưng định tính cho bản chất lực tương tác của hệ, nếu n nhỏ thì hấp phụ thiên về dạng hóa học, còn n lớn thì bản chất lực hấp phụ thiên về dạng vật lý, lực hấp phụ yếu. Hấp phụ vật lý thường cho hấp phụ đa lớp, nguyên nhân chủ yếu gây ra hấp phụ dạng này là do lực tương tác Vander Waals. Giá trị KF (theo Freundlich) đặc trưng cho khả năng hấp phụ của chất hấp phụ (khi C = 1mg/l). Ta thấy, KF = 0,831 (ở pH = 6,27); KF = 2,236 (ở pH = 1,41); KF = 2,315 (ở pH = 0,91) là phù hợp với các thí nghiệm hấp phụ với nồng độ nhỏ đã khảo sát ở trên, vì với các khảo sát thí nghiệm đẽ làm với nồng độ nhỏ thì dung lượng hấp phụ không khác nhau nhiều. Khi môi trường axit càng mạnh, dung lượng hấp phụ tăng, do đó khi cân bằng thì trên bề mặt chất hấp phụ, lớp 1-naphthol đã bám dính và khuếch tán đầy vào các lỗ mao quản humin xem như tạo thành một lớp đồng nhất, theo kiểu hấp phụ đơn lớp. Các kết quả khảo sát cho thấy phương trình đẳng nhiệt Langmuir dần trở nên tuyến tính hơn trong môi trường axit mạnh (pH thấp: 1,41 và 0,91 thì R2 theo Freundlich lần lượt là 0,9980; 0,9965; còn theo Langmuir lần lượt là 0,9671; 0,9654). 3.5. GIẢI HẤP PHỤ 3.5.1. Giải hấp phụ bằng axit HCl Bảng 3.19: Kết quả hấp phụ 1-naphthol 20ppm ở pH 3,80 ± 0,02 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình mhumin (mg) 100,2 100,5 100,0 100,2± 0,252 Abs 0,399 0,381 0,382 0,387 ± 0,010 CM 1-naphthol (ppm) 12,146 11,575 11,606 11,776± 0,321 m1-naphthol(mg) sau hấp phụ trong 50ml dung dịch 0,607 0,579 0,580 0,589 ± 0,016 m1-naphthol(mg) sau hấp phụ trong 40ml dung dịch còn lại 0,486 0,463 0,464 0,471 ± 0,013 - Trang 88 - Bảng 3.20: Kết quả giải hấp phụ 1-naphthol bằng axit sau 60 phút ở pH 3,80± 0,02 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Abs 0,144 0,138 0,140 0,141± 0,003 CM 1-naphthol (ppm) 4,051 3,860 3,924 3,945 ± 0,097 m1-naphthol(mg) sau giải hấp phụ 60 phút trong 90ml dung dịch 0,365 0,347 0,353 0,355± 0,009 m1-naphthol(mg) sau giải hấp phụ 60 phút trong 70ml dung dịch 0,284 0,270 0,275 0,276± 0,007 Bảng 3.21: Kết quả giải hấp phụ 1-naphthol bằng axit sau 120 phút ở pH 3,80 ± 0,02 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Abs 0,119 0,110 0,119 0,115± 0,005 CM 1-naphthol (ppm) 3,257 2,971 3,194 3,141± 0,150 m1-naphthol(mg) sau giải hấp phụ 120 phút trong 70ml dung dịch 0,228 0,208 0,224 0,220± 0,011 Nhận xét: Sau 60 phút tiến hành giải hấp, m1-naphthol = 0,355mg < 0,471mg. Sau 120 phút tiến hành giải hấp, m1-naphthol = 0,220mg < 0,276mg. Vậy lượng 1-naphthol tiếp tục giảm theo thời gian, điều này chứng tỏ quá trình hấp phụ vẫn diễn ra. Môi trường axit không giải hấp được 1-naphthol ra khỏi humin. Ta thấy kết quả này phù hợp với khảo sát ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ 1-naphthol như mục 3.3.1 đã trình bày và khẳng định được quá trình hấp phụ 1- naphthol lên humin không phải là hấp phụ trao đổi ion. 3.5.2. Giải hấp phụ bằng nhiệt - Trang 89 - Bảng 3.22: Kết quả hấp phụ 1-naphthol 20ppm ở pH 3,60± 0,02 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình mhumin (mg) 100,8 100,0 100,7 100,5± 0,436 Abs 0,368 0,399 0,368 0,378 ± 0,018 CM 1-naphthol (ppm) 11,162 12,146 11,162 11,490± 0,568 m1-naphthol(mg) sau hấp phụ trong 50ml dung dịch 0,558 0,607 0,558 0,574 ± 0,028 m1-naphthol(mg) sau hấp phụ trong 40ml dung dịch còn lại 0,446 0,486 0,446 0,460 ± 0,023 m1-naphthol bị humin hấp phụ (mg) 0,442 0,393 0,442 0,426 ± 0,028 * Ở 400C: Bảng 3.23: Kết quả giải hấp phụ 1-naphthol 20ppm ở 400C tại pH 3,60± 0,02 60 phút Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Abs 0,372 0,383 0,380 0,378 ± 0,006 CM 1-naphthol (ppm) 11,289 11,638 11,543 11,490± 0,181 m1-naphthol(mg) sau giải hấp phụ 60 phút 0,452 0,466 0,462 0,460 ± 0,007 Δm1-naphthol sau giải hấp(mg) 0,00 120 phút Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Abs 0,370 0,381 0,378 0,376 ± 0,006 CM 1-naphthol (ppm) 11,225 11,575 11,479 11,426± 0,181 m1-naphthol(mg) sau giải hấp phụ 120 phút 0,449 0,462 0,459 0,457± 0,007 Δm1-naphthol sau giải hấp(mg) 0,003 - Trang 90 - Nhận xét: Ở 400C, trong các thời gian khảo sát, ta thấy chưa thể giải hấp 1- naphthol được. * Ở 500C: Bảng 3.24: Kết quả giải hấp 1-naphthol 20ppm ở 500C tại pH 3,60 ± 0,02 60 phút Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Abs 0,374 0,407 0,412 0,398 ± 0,021 CM 1-naphthol (ppm) 11,352 12,400 12,559 12,104± 0,655 m1-naphthol(mg) sau giải hấp phụ 60 phút 0,568 0,620 0,628 0,605 ± 0,033 Δm1-naphthol(mg) được giải hấp ra trong 60 phút 0,010 0,013 0,070 0,031 ± 0,034 %Giải hấp trong 60 phút 7,28% 120 phút Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Abs 0,410 0,412 0,416 0,413 ± 0,003 CM 1-naphthol (ppm) 12,495 12,559 12,686 12,580± 0,097 m1-naphthol(mg) sau giải hấp phụ 120 phút 0,500 0,502 0,507 0,503 ± 0,004 Δ∑ m1-naphthol(mg) được giải hấp ra trong 120 phút 0,056 0,019 0,075 0,050 ± 0,028 %Giải hấp trong 120 phút 11,74% Nhận xét: Ở 500C, trong thời gian khảo sát, % giải hấp 1-naphthol tăng. - Trang 91 - * Ở 600C: Bảng 3.25: Kết quả giải hấp 1-naphthol 20ppm ở 600C tại pH 3,60 ± 0,02 60 phút Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Abs 0,491 0,555 0,454 0,500 ± 0,051 CM 1-naphthol (ppm) 15,067 17,098 13,892 15,352± 1,622 m1-naphthol(mg) sau giải hấp phụ 60 phút 0,753 0,855 0,695 0,768 ± 0,081 Δm1-naphthol(mg) được giải hấp ra trong 60 phút 0,195 0,248 0,137 0,193 ± 0,056 %Giải hấp trong 60 phút 45,31% 120 phút Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Abs 0,583 0,590 0,577 0,583 ± 0,007 CM 1-naphthol (ppm) 17,987 18,210 17,797 17,998± 0,207 m1-naphthol(mg) sau giải hấp phụ 120 phút 0,719 0,728 0,712 0,720 ± 0,008 Δ∑ m1-naphthol(mg) được giải hấp ra trong 120 phút 0,312 0,292 0,293 0,299 ± 0,011 %Giải hấp trong 120 phút 70,19% Nhận xét: Ở 600C, trong thời gian khảo sát, % giải hấp 1-naphthol tăng đáng kể khi nhiêt độ tăng. Có thể giải hấp chất bị hấp phụ ra khỏi chất hấp phụ bằng nhiệt thì ta khẳng định được cơ chế chiếm ưu thế của quá trình hấp phụ 1-naphthol lên humin là cơ chế hấp phụ vật lý. Và quá trình hấp phụ này còn có hấp phụ theo kiểu có tạo ra liên kết hóa học giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ hay không, chúng tôi tiếp tục khảo sát với thí nghiệm giải hấp 1-naphthol ra khỏi humin bằng môi hữu cơ ở phần sau (mục 3.5.3). - Trang 92 - 3.5.3. Giải hấp phụ bằng dung môi hexan Bảng 3.26: Kết quả giải hấp phụ 1-naphthol 20ppm (m0=1mg) bằng dung môi hexan Kết quả Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình mhumin (mg) 100,0 100,6 100,2 100,3 ± 0,3 m1 (mg) 0,368 0,344 0,355 0,356± 0,012 m2 (mg) 0,590 0,492 0,539 0,540± 0,049 m1 + m2 (mg) 0,958 0,836 0,894 0,896 ± 0,061 Δm1-naphthol được giải hấp (mg) 0,384 0,262 0,320 0,322± 0,061 %Giải hấp 75,6% Nhận xét: Sử dụng dung môi hữu cơ giải hấp được 1-naphthol một lần nữa chứng minh bản chất hấp phụ 1-naphthol lên humin chủ yếu là hấp phụ vật lý. Phần trăm giải hấp đạt được là 75,6%. Theo [29] thì quá trình hấp phụ 1-naphthol lên montmorillonite và một số vật liệu hấp phụ hữu cơ (đất, khoáng sét...) khác thì 1-naphthol không có phản ứng với các khoáng vô cơ có trong các vật liệu hấp phụ này, mà chỉ có thể tạo liên kết với các nhóm chức trên bề mặt của chất hấp phụ. Ngoài ra, theo [37] khi mô tả quá trình hấp phụ 1-naphthol vào ống nano cacbon có đề cập đến nhóm –OH của phân tử 1-naphthol này có thể đã tạo liên kết hydro với nhóm –OH của phân tử 1-naphthol khác, tạo nên lớp 1-naphthol thứ hai được hấp phụ kế tiếp. Hoặc là, nhóm –OH của 1-naphthol có thể tạo liên kết hydro giữa nhóm hydroxyl của 1-naphthol với oxi có trong các nhóm chức trên bề mặt chất hấp phụ hữu cơ có nhóm chức trong quá trình hấp phụ [22][37]. Theo [36] [37] còn cho rằng, cũng có thể đã có hình thành loại liên kết π - π giữa vòng bezen của 1-naphthol với các vòng benzen có rất nhiều trong cấu trúc chất hấp phụ hữu cơ nếu có nhiều vòng thơm. Biết rằng humin có rất nhiều nhóm chức và nhiều vòng thơm trong cấu trúc nên ngoài kiểu hấp phụ vật lý do quá trình khuếch tán vào các lỗ mao quản của humin do 1-naphthol đã bị hấp phụ lên humin do có tạo ra liên kết yếu Vander - Trang 93 - Waals, thì giữa các nhóm chức trên bề mặt humin và 1-naphthol (hợp chất có hai vòng benzen và một nhóm–OH gắn ở vị trí α ) có thể đã tạo ra các lên kết hydro với oxi có mặt trong các nhóm chức và liên kết π - π giữa các vòng thơm benzen của 1-naphthol với các vòng benzen có trên bề mặt của humin như trên đã trình bày. 3.6. KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ 1-NAPHTHOL LÊN HUMIN Bảng 3.27: Hấp phụ 1-naphthol C0 = 10ppm lên humin ở pH 2,83 Thời gian (phút) (C0=10pm) MC sau(ppm) Q (mg/g) (hay qt) t t q lg(C0- MC ) 5 5,924±0,285 2,038±0,191 2,453 0,610 10 5,511±0,122 2,244±0,060 4,455 0,652 20 5,384±0,211 2,308±0,109 8,666 0,664 30 5,003±0,190 2,498±0,178 12,008 0,699 45 4,686±0,132 2,657±0,070 16,935 0,725 60 4,432±0,380 2,784±0,312 21,551 0,746 90 4,178±0,175 2,911±0,069 30,916 0,765 120 4,083±0,391 2,959±0,195 40,558 0,772 150 3,829±0,311 3,086±0,134 48,611 0,790 180 3,797±0,222 3,102±0,104 58,027 0,793 300 3,606±0,108 3,197±0,065 93,843 0,806 - Trang 94 - Bảng 3.28: Hấp phụ 1-naphthol C0 = 20ppm lên humin ở pH 2,36 Thời gian (phút) (C0=20pm) MC sau(ppm) Q (mg/g) (hay qt) t t q lg(C0- MC ) 5 14,559±0,132 2,721±0,072 1,838 0,736 10 12,971±0,288 3,514±0,154 2,846 0,847 20 11,987±0,222 4,006±0,105 4,992 0,904 30 11,225±0,127 4,387±0,060 6,838 0,943 45 10,813±0,135 4,594±0,073 9,796 0,963 60 10,463±0,145 4,768±0,070 12,583 0,979 90 9,892±0,190 5,054±0,083 17,808 1,005 120 9,543±0,335 5,229±0,190 22,951 1,019 150 9,225±0,423 5,387±0,228 27,843 1,032 180 8,876±0,150 5,562±0,075 32,363 1,046 300 8,463±0,132 5,768±0,069 52,009 1,062 y = 0.3078x + 2.472 R2 = 0.9991 y = 0.1699x + 1.8428 R2 = 0.9985 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 100 200 300 400 thời gian (phút) t/q t 10ppm; pH 2.83 20ppm; pH 2.36 Hình 3.23: Đường động học của phản ứng bậc hai - Trang 95 - 0.000 0.500 1.000 1.500 0 100 200 300 400 thời gian (phút) lg (C o- C ) 20ppm; pH 2.36 10ppm; pH 2.83 Hình 3.24: Đường động học của phản ứng bậc một Nhận xét: Dựa vào đồ thị của hai hình 3.23 và 3.24 thì ta thấy đường biểu diễn của hình 3.23 có độ tuyến tính cao. Như vậy, giai đoạn chậm trong quá trình hấp phụ 1- naphthol lên humin tuân theo phương trình động học của phản ứng bậc hai. Kết quả động học hấp phụ này cũng phù hợp với một khảo sát tương tự [33], đó là quá trình hấp phụ 2-naphthol lên Kyanite và Pyrolusite cũng tuân theo phương trình động học của phản ứng bậc hai.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdf9.pdf
  • pdf1.pdf
  • pdf10.pdf
  • pdf11.pdf
  • pdf12.pdf
  • pdf2.pdf
  • pdf3.pdf
  • pdf4.pdf
  • pdf5.pdf
  • pdf6.pdf
  • pdf7.pdf
  • pdf8.pdf
  • jpgNguyenHoangHa.jpg
Luận văn liên quan