Ô nhiễm môi trường đã và đang là vấn đề được nhiều nước đặc biệt quan tâm. Sự suy thoái môi trường dẫn đến sự biến đổi khí hậu, thiên tai, lũ lụt, bệnh dịch hoành hành đã gây thiệt hại không nhỏ về người và tài sản cho nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam. Năm 2008 là năm báo động về tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng ở nước ta khi một loạt các vụ vi phạm gây ô nhiễm môi trường được phát hiện, do đó công tác xử lý các chất thải, bảo vệ môi trường càng trở nên cấp bách.
Trong quân đội, nước thải do các cơ sở sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ, sửa chữa đạn dược thường chứa một số hợp chất nitro độc hại như: nitrotoluen (NT), 2,4,6-trinitrotoluen (TNT), nitroglyxerin (NG), 2,4-dinitrotoluen (DNT), nitrophenol (NP), 2,4-dinitrophenol (DNP), 2,4,6-trinitrorezocxin (TNR).v.v. ngoài ra còn chứa một lượng lớn các muối nitrat. Đây là các hóa chất có tính nổ, đồng thời có độc tính cao với môi trường. Do đó, xử lý làm sạch nước thải chứa các hợp chất nitơ có trong thành phần thuốc phóng, thuốc nổ là nhu cầu thực tiễn cấp bách hiện nay đối với ngành công nghiệp quốc phòng.
Một số công trình nghiên cứu đã tập trung nghiên cứu phân hủy các hợp chất này bằng phương pháp điện phân [26], ozon hóa [21,27], sử dụng bức xạ UV [3] hoặc sử dụng các vi sinh vật [7]. Tuy nhiên, hiệu quả phân hủy được không cao và khó áp dụng trong thực tế. Hiện nay, sử dụng chất hấp phụ kết hợp với thực vật thủy sinh để tách và phân hủy các hợp chất nitro có trong nước thải các cơ sở sản xuất quốc phòng là hướng nghiên cứu đang được chú trọng phát triển ở trong nước. Các kết quả nghiên cứu sử dụng than hoạt tính để hấp phụ TNT, RDX, HMX cho thấy hiệu quả tách các chất này từ nước bằng than hoạt tính là tương đối cao, đặc biệt là ở nồng độ lớn [4,12,25]. Trong khi đó, việc sử dụng các thực vật thủy sinh: thủy trúc, cỏ lăn, khoai nước lại rất hiệu quả trong việc xử lý TNT, HMX, RDX [4,11] ở nồng độ nhỏ, ngoài ra chúng còn có khả năng xử lý tốt các muối nitrat có trong thành phần nước thải. Các kết quả nghiên cứu trên chính là cơ sở để tiếp tục hướng nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa các hợp chất nitro thơm độc hại của các cơ sở sản xuất quốc phòng. Đây cũng chính là cơ sở để thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa một số hợp chất nitro vòng thơm bằng phương pháp hấp phụ trên than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh”
Để đạt được mục tiêu trên, luận văn cần thực hiện một số nội dung nghiên cứu sau:
1. Nghiên cứu đặc điểm hấp phụ của một số hợp chất nitro vòng thơm bằng than hoạt tính.
2. Thiết lập phương trình đẳng nhiệt hấp phụ của than hoạt tính đối với 2,4-dinitrotoluen (DNT), 2,4,6-trinitrorezocxin (TNR) và 2,4-dinitrophenol (DNP).
3. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến khả năng hấp phụ 2,4-dinitrotoluen (DNT), 2,4,6-trinitrorezocxin (TNR) và 2,4-dinitrophenol (DNP) bằng than hoạt tính.
4. Khảo sát khả năng xử lý DNT, DNP và TNR bằng một số loài thực vật thủy sinh: thủy trúc, bèo cái.
5. Đề xuất quy trình xử lý đối với nước thải chứa 2,4-dinitrotoluen (DNT), 2,4,6-trinitrorezocxin (TNR) và 2,4-dinitrophenol (DNP) bằng sự kết hợp giữa phương pháp hấp phụ trên than hoạt tính và sử dụng thực vật thủy sinh.
49 trang |
Chia sẻ: tuandn | Lượt xem: 2421 | Lượt tải: 3
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa một số hợp chất Nitro vòng thơm bằng phương pháp hấp phụ trên than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT SẮC ĐỒ HPLC CỦA DNT, DNP VÀ TNR
3.1.1. Ảnh hưởng của pH đến sắc đồ HPLC của DNT, DNP và TNR
Nồng độ các chất DNT, DNP và TNR trong các mẫu thí nghiệm được xác định bằng phương pháp HPLC (mục 2.3.2 chương Hai).
Với các điều kiện đo như trên, sắc đồ HPLC của DNT, DNP và TNR ở dải pH từ 2 đến 10 đều có chung một dạng.
Hình 3.1. Sắc đồ HPLC của dung dịch DNT ở dải pH từ 2-10 trong môi trường nước
Hình 3.2. Sắc đồ HPLC của dung dịch DNP ở dải pH từ 2-10 trong
môi trường nước
Hình 3.3. Sắc đồ HPLC của dung dịch TNR ở dải pH từ 2-10 trong môi trường nước
3.1.2. Xây dựng đường chuẩn xác định DNT, DNP và TNR bằng phương pháp HPLC
- Xây dựng đường chuẩn xác định DNT
Đường chuẩn xác định DNT được xây dựng bằng cách chuẩn bị 5 mẫu dung dịch DNT có nồng độ tương ứng là 5; 10; 25; 50 và 100mg/l. Chạy từng mẫu trên máy sắc ký lỏng hiệu năng cao tại tín hiệu đo ( = 245 nm cho ra đồ thị ngoại chuẩn dùng để xác định hàm lượng DNT trong mẫu thí nghiệm.
Hình 3.4. Đồ thị ngoại chuẩn xác định DNT bằng phương pháp HPLC
- Xây dựng đường chuẩn xác định DNP
Đường chuẩn xác định DNP được xây dựng bằng cách chuẩn bị 5 mẫu dung dịch DNP có nồng độ tương ứng là 5; 10; 25; 50 và 100mg/l. Chạy từng mẫu trên máy sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC tại tín hiệu đo ( = 365 nm cho ra đồ thị ngoại chuẩn dùng để xác định hàm lượng DNP trong mẫu thí nghiệm.
Hình 3.5. Đồ thị ngoại chuẩn xác định DNP bằng phương pháp HPLC
- Xây dựng đường chuẩn xác định TNR
Đường chuẩn xác định TNR được xây dựng bằng cách chuẩn bị 5 mẫu dung dịch TNR có nồng độ tương ứng là 5; 10; 25; 50 và 100mg/l. Chạy từng mẫu trên máy sắc ký lỏng hiệu năng cao tại tín hiệu đo ( = 420 nm cho ra đồ thị ngoại chuẩn dùng để xác định hàm lượng TNR trong mẫu thí nghiệm.
Hình 3.6. Đồ thị ngoại chuẩn xác định TNR bằng phương pháp HPLC
3.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DNT, DNP VÀ TNR TRÊN MỘT SỐ LOẠI THAN HOẠT TÍNH TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
3.2.1. Đặc điểm quá trình hấp phụ một số hợp chất nitro vòng thơm trên than hoạt tính
3.2.1.1. Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ đối với từng loại than hoạt tính
- Để khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ tới khả năng hấp phụ DNT của than TQ, TM và AG đã lựa chọn các mốc thời gian 5, 10, 15 và 20 phút, khối lượng than sử dụng là 20mg đối với than TQ, 30mg đối với than TM và 50mg đối với than AG để thử nghiệm. Kết quả thử nghiệm được trình bày trên hình 3.7.
Hình 3.7. Đồ thị xác định ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ DNT của các loại than hoạt tính
Hình 3.7. cho thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ cho hệ hấp phụ TQ - DNT là 5 phút; hệ TM - DNT là 15 phút và hệ AG - DNT là 15 phút.
- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ tới khả năng hấp phụ DNP của than TQ, TM và AG đã lựa chọn các mốc thời gian 5, 10, 15 và 20 phút, khối lượng than sử dụng là 50mg đối với than TQ và TM và 100mg đối với than AG để thử nghiệm. Kết quả thử nghiệm được trình bày trên hình 3.8.
Hình 3.8. Đồ thị xác định ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ DNP của các loại than hoạt tính
Hình 3.8. cho thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ cho hệ hấp phụ TQ - DNP là 10 phút; hệ TM - DNP và hệ AG - DNP là 15 phút.
- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ tới khả năng hấp phụ TNR của than TQ, TM và AG đã lựa chọn các mốc thời gian 5, 10, 15 và 20 phút, khối lượng than sử dụng là 75mg đối với than TQ và 100mg đối với than TM và 70mg đối với than AG để thử nghiệm. Kết quả thử nghiệm được trình bày trên hình 3.9.
Hình 3.9. Đồ thị xác định ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ TNR của các loại than hoạt tính
Hình 3.9. cho thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ cho hệ hấp phụ TQ - TNR; TM - TNR và hệ AG - TNR là 15 phút.
3.2.1.2 Đặc điểm quá trình hấp phụ một số hợp chất nitro vòng thơm trên than hoạt tính
Thí nghiệm được tiến hành trên 3 loại than hoạt tính TQ, TM và AG đối với từng dung dịch chứa DNT, DNP và TNR. Thí nghiệm được tiến hành ở điều kiện nhiệt độ 250C, pH ban đầu của dung dịch, thể tích dung dịch sử dụng 100ml, khối lượng than 50mg. Thời gian hấp phụ: lựa chọn thời gian hấp phụ tối ưu cho từng hệ than hoạt tính và hợp chất nitro vòng thơm.
Kết quả xác định dung lượng hấp phụ một số hợp chất nitro vòng thơm bằng than hoạt tính được trình bày trong các bảng 3.1; 3.2. và 3.3.
Bảng 3.1. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ (a) của các loại than hoạt tính
đối với DNT
C0DNT (mg/l)
CtDNT (mg/l)
a (mg/g)
TQ
97,25
1,04
192,42
TM
97,25
5,60
183,30
AG
97,25
28,02
138,46
Ghi chú: C0DNT: Nồng độ DNT ban đầu (mg/l)
CtDNT: Nồng độ DNT còn lại trong pha lỏng (mg/l)
Bảng 3.2. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của các loại than hoạt tính
đối với DNP
C0DNP (mg/l)
CtDNP (mg/l)
a (mg/g)
TQ
104,76
13,22
183,08
TM
104,76
53,01
103,50
AG
104,76
54,29
100,94
Ghi chú: C0DNP: Nồng độ DNP ban đầu (mg/l)
CtDNP: Nồng độ DNP còn lại trong pha lỏng (mg/l)
Bảng 3.3. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của các loại than hoạt tính
đối với TNR
C0TNR (mg/l)
CtTNR (mg/l)
a (mg/g)
TQ
118,50
28,62
179,76
TM
118,50
75,50
86,00
AG
118,50
80,59
75,82
Ghi chú: C0TNR: Nồng độ TNR ban đầu (mg/l)
CtTNR: Nồng độ TNR còn lại trong pha lỏng (mg/l)
Từ kết quả nghiên cứu xác định dung lượng hấp phụ của 3 loại than hoạt tính TQ, TM và AG đối với DNT, DNP và TNR được dẫn trong bảng 3.1, 3.2. và 3.3. ta thấy:
- Các chất nitro thơm khác nhau thì dung lượng hấp phụ khác nhau. Như vậy, dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào cấu trúc và bản chất hóa học của từng chất.
- Các loại than hoạt tính khác nhau thì dung lượng hấp phụ cũng khác nhau. Như vậy, dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào từng loại than.
- Đối với cả 3 chất, than TQ là than có dung lượng hấp phụ lớn nhất. Như vậy, than TQ là than có khả năng hấp phụ lớn nhất đối với 3 chất nitro vòng thơm nghiên cứu.
- Dung lượng hấp phụ của 3 loại than hoạt tính đối với từng chất đã khảo sát rất khác nhau và giảm dần theo dãy TQ> TM > AG. Như vậy, hai loại than chuyên dụng để tẩy màu trong môi trường nước đó là than TQ của Trung Quốc và than TM của Việt Nam có khả năng hấp phụ tốt DNT, DNP và TNR. Trong khi đó than AG (Nga), thường được dùng trong công nghệ để xử lý khí thì hấp phụ DNT, DNP và TNR kém hơn. Như vậy có thể thấy loại than hoạt tính dùng để xử lý khí sẽ bị hạn chế khi sử dụng để hấp phụ DNT, DNP và TNR trong môi trường nước.
3.2.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
3.2.2.1. Ảnh hưởng của pH
pH có ảnh hưởng tương đối lớn đến quá trình hấp phụ bởi trên bề mặt than có tồn tại một số nhóm chức và pH có thể làm thay đổi điện tích của một số nhóm chức này. Ngoài ra pH cũng có thể ảnh hưởng đến chất bị hấp phụ (chất ô nhiễm cần xử lý). Kết quả thử nghiệm ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của các loại than đối với từng chất sẽ xác định được pH tối ưu cho mỗi loại than và mỗi chất khác nhau.
Đối với DNT
Lựa chọn dải pH thử nghiệm = 3; 5; 5,7 (pH ban đầu của dung dịch DNT); 6; 7; 9; 10. Khối lượng than lựa chọn: 20mg TQ, 30mg TM và 50mg AG.
Hình 3.10. Đồ thị xác định ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của
các loại than hoạt tính đối với DNT
Thí nghiệm khả năng hấp phụ DNT bằng than hoạt tính ở dải pH từ 3 đến 10 cho thấy:
Dung lượng hấp phụ DNT của cả 3 loại than phân thành 2 nhóm có giá trị gần tương đương nhau, nhóm từ pH 3 ÷ 6 và nhóm từ pH 7 ÷ 10.
Dung lượng hấp phụ DNT của than TQ, TM và AG phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch. Ở giá trị pH axit, dung lượng hấp phụ DNT của 3 loại than đều cao hơn so với ở giá trị pH trung tính và kiềm.
Nhóm pH từ 3 ÷ 6, dung lượng hấp phụ DNT của than TQ, TM và AG không có sự khác biệt nhiều nên pH tối ưu cho hệ hấp phụ được xác định tại giá trị pH = 5,7 (pH ban đầu của dung dịch DNT trong nước).
Đối với DNP
Lựa chọn dải pH thử nghiệm = 2,5; 3; 3,4 (pH ban đầu của dung dịch DNP); 5; 7; 9; 10. Khối lượng than lựa chọn: 50mg TQ, 80mg TM và 100mg AG.
Hình 3.11. Đồ thị xác định ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của
các loại than hoạt tính đối với DNP
Hình 3.11. cho thấy pH càng thấp (2,5 - 3,4) khả năng hấp phụ DNP của các loại than hoạt tính càng lớn (pH càng thấp dung lượng hấp phụ càng cao). Với pH trung tính và kiềm, khả năng hấp phụ của than giảm đáng kể đặc biệt là pH kiềm. pH tối ưu cho hệ than hoạt tính - DNP được lựa chọn ở pH = 3,4 để đảm bảo khả năng xử lý DNP của các loại hoạt tính ở mức cao đồng thời thuận tiện trong quá trình xử lý do pH = 3,4 là pH của dung dịch DNP trong nước.
Đối với TNR
Lựa chọn dải pH thử nghiệm = 2,5; 3; 3,3 (pH ban đầu của dung dịch TNR); 5; 7; 9; 10. Khối lượng than lựa chọn: 50mg TQ, 100mg TM và 100mg AG.
Hình 3.12. Đồ thị xác định ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của
các loại than hoạt tính đối với TNR
Từ hình 3.12. ta nhận thấy ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ TNR của các loại than hoạt tính tương tự như với DNP. pH càng thấp (2,5 - 3,3) khả năng hấp phụ TNR của các loại than hoạt tính càng lớn. Với pH trung tính và kiềm, khả năng hấp phụ của than giảm đáng kể đặc biệt là pH kiềm. pH tối ưu cho hệ than hoạt tính - TNR được lựa chọn ở pH = 3,3 để đảm bảo khả năng xử lý TNR của các loại hoạt tính ở mức cao đồng thời thuận tiện trong quá trình xử lý do pH = 3,3 là pH của dung dịch TNR.
3.2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Trong nghiên cứu về hấp phụ, nhiệt độ có ảnh hưởng khá lớn đến khả năng hấp phụ của hệ một cấu tử. Đối với hấp phụ vật lý thường diễn ra mạnh hơn ở nhiệt độ thấp và giảm khi nhiệt độ tăng. Đối với quá trình hấp phụ hoá học, khi nhiệt độ giảm thì lượng chất bị hấp phụ cũng giảm và lượng chất bị hấp phụ tăng khi nhiệt độ tăng nhưng khi tăng đến nhiệt độ tối ưu thì lượng chất hấp phụ hoá học cũng giảm.
Đối với DNT
Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ DNT của các loại than hoạt tính được tiến hành với dải nhiệt độ 25; 30; 35; 40 và 500C. Khối lượng than lựa chọn: 20mg TQ, 30mg TM và 30mg AG.
Hình 3.13. Đồ thị xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ DNT của các loại than hoạt tính
Từ kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ DNT của các loại than hoạt tính ta thấy đối với cả 3 loại than TQ, TM và AG khi nhiệt độ tăng lượng chất bị hấp phụ (DNT) giảm (dung lượng hấp phụ giảm). Như vậy, quá trình hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với DNT là quá trình hấp phụ vật lý. Nhiệt độ tối ưu cho hệ hấp phụ than hoạt tính - DNT là 250C.
Đối với DNP
Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ DNP của các loại than hoạt tính được tiến hành với dải nhiệt độ 25; 30; 35; 40 và 500C. Khối lượng than lựa chọn: 50mg TQ, 80mg TM và 100mg AG.
Hình 3.14. Đồ thị xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ DNP của các loại than hoạt tính
Cũng như với DNT, quá trình hấp phụ DNP của các loại than hoạt tính (TQ, TM và AG) là quá trình hấp phụ vật lý. Nhiệt độ tối ưu cho hệ hấp phụ than hoạt tính - DNP là 250C.
Đối với TNR
Hình 3.15. Đồ thị xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ TNR của các loại than hoạt tính
Nhiệt độ tối ưu cho hệ hấp phụ than hoạt tính - TNR là 250C.
3.2.2.3. Ảnh hưởng của khối lượng than
Đối với DNT
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của khối lượng than đến dung lượng hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với DNT
Loại than
Khối lượng than (m) (mg)
Nồng độ DNT ban đầu (C0DNT) (mg/l)
Nồng độ DNT còn lại trong pha lỏng (CtDNT) (mg/l)
Dung lượng
hấp phụ (a)
(mg/g)
TQ
10
97,25
60,76
364,90
20
97,25
31,32
329,65
30
97,25
11,11
287,13
40
97,25
2,97
235,70
50
97,25
1,04
192,42
TM
20
97,25
36,87
301,90
30
97,25
20,03
257,40
40
97,25
9,02
220,58
50
97,25
5,60
183,30
60
97,25
2,70
157,58
70
97,25
1,46
136,84
AG
30
97,25
48,03
164,07
40
97,25
36,66
151,48
50
97,25
28,02
138,46
60
97,25
22,08
125,28
70
97,25
18,30
112,79
80
97,25
13,52
104,66
Từ kết quả thí nghiệm trong bảng 3.4. ta thấy, khối lượng than ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ DNT. Khối lượng than càng nhỏ, dung lượng hấp phụ càng lớn. Quy luật này thể hiện trên cả ba loại than TQ, TM và AG.
Thiết lập phương trình đẳng nhiệt hấp phụ của DNT dựa trên kết quả bảng 3.4.
Để đánh giá khả năng hấp phụ của một hệ hấp phụ, đặc biệt là hấp phụ trong môi trường nước, người ta thường áp dụng phương trình đẳng nhiệt Freundlich (với giả thiết nhiệt hấp phụ vi phân không thay đổi khi độ che phủ (dung lượng hấp phụ) thay đổi và khoảng nồng độ chất bị hấp phụ nhỏ) hoặc Langmuir (với giả thiết bề mặt chất hấp phụ đồng nhất về năng lượng [30]), do các phương trình này có ý nghĩa vật lý cao và liên quan trực tiếp đến các thông số cấu trúc xốp của chất hấp phụ.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich có dạng:
(3.1)
Trong đó: aDNT: Dung lượng hấp phụ (mg/g)
KF: hằng số hấp phụ Freundlich,
1/n: là trị số đặc trưng cho tương tác hấp phụ của hệ
Logarit hai vế của phương trình (3.1) ta được phương trình (3.2):
lg a = lgKF + 1/n lgC (3.2)
Như vậy, theo phương trình (3.2) thì quan hệ giữa lga và lgC là tuyến tính. Từ kết quả thí nghiệm dẫn trong bảng 3.4, theo phương pháp đồ thị đã xác định được các giá trị của KF và n của các hệ than hoạt tính - DNT (hình 3.16 và bảng 3.5).
Hình 3.16. Đồ thị xác định các giá trị của KF và n đối với các hệ than hoạt tính TQ - DNT (a), TM - DNT (b) và AG - DNT (c)
Bảng 3.5. Các thông số đặc trưng cho các hệ than hoạt tính - DNT
Loại than
KF
n
TQ
194,98
6,67
TM
123,03
4,00
AG
39,81
2,70
Áp các giá trị KF và n tìm được vào phương trình (3.1), ta thu được các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với DNT:
- Hệ than hoạt tính TQ - DNT:
(3.3)
- Hệ than hoạt tính TM - DNT:
(3.4)
- Hệ than hoạt tính AG - DNT:
(3.5)
Đồ thị biểu diễn các đường đẳng nhiệt hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với DNT có dạng:
Hình 3.17. Đường đẳng nhiệt hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với DNT TQ - DNT (a); TM - DNT (b) và AG - DNT (c)
Từ các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ (3.3), (3.4) và (3.5) có thể nhận thấy:
- Giá trị KF của hệ than hoạt tính TQ - DNT và TM - DNT khá cao (khoảng 123 - 195) và giảm dần theo thứ tự TQ (194,98) > TM (123,03) > AG (39,81). Giá trị KF lớn đồng nghĩa với hệ có khả năng hấp phụ cao [30]. Như vậy, khả năng hấp phụ của than TQ là rất lớn, than TM ở mức trung bình và than AG ở mức thấp.
- Giá trị n của các hệ than giảm dần theo thứ tự TQ> TM > AG, điều này thể hiện sự suy giảm dung lượng hấp phụ theo độ che phủ than AG > TM > TQ.
- Để hấp phụ DNT trong môi trường nước thì sử dụng than hoạt tính TQ hoặc TM là tối ưu.
Đối với DNP
Cũng như trong trường hợp DNT, để tiến hành thí nghiệm để xác định ảnh hưởng của khối lượng than đến dung lượng hấp phụ DNP. Kết quả được trình bày ở bảng 3.6.
Bảng 3.6. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với DNP
Loại than
Khối lượng than (m) (mg)
Nồng độ DNP ban đầu (C0DNP) (mg/l)
Nồng độ DNP còn lại trong pha lỏng (CtDNP) (mg/l)
Dung lượng
hấp phụ (a)
(mg/g)
TQ
10
104,76
68,46
363,00
30
104,76
29,48
250,93
50
104,76
13,22
183,08
70
104,76
5,65
141,59
90
104,76
3,56
112,44
110
104,76
2,20
93,24
TM
50
104,76
53,01
103,50
80
104,76
30,44
92,90
110
104,76
17,68
79,16
140
104,76
8,42
68,81
170
104,76
4,77
58,82
200
104,76
2,42
51,17
AG
50
104,76
54,29
100,94
100
104,76
32,53
72,23
150
104,76
19,91
56,57
200
104,76
12,72
46,02
250
104,76
9,81
37,98
300
104,76
6,26
32,83
Khối lượng than cũng ảnh hưởng đến dung lượng hấp phụ của 3 loại than TQ, TM và AG đối với DNP. Khối lượng than càng nhỏ dung lượng hấp phụ DNP càng lớn.
Từ kết quả thí nghiệm dẫn trong bảng 3.6, theo phương pháp đồ thị đã xác định được các giá trị của KF và n của các hệ than hoạt tính - DNP (hình 3.18 và bảng 3.7).
Hình 3.18. Đồ thị xác định các giá trị của KF và n đối với các hệ than hoạt tính TQ - DNP (a); TM - DNP (b) và AG - DNP (c)
Bảng 3.7. Các thông số đặc trưng cho các hệ than hoạt tính - DNP
Loại than
KF
n
TQ
69,18
2,56
TM
41,69
4,35
AG
12,02
1,92
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ của các loại than hoạt tính trong trường hợp DNP:
- Hệ than hoạt tính TQ - DNP:
(3.6)
- Hệ than hoạt tính TM - DNP:
(3.7)
- Hệ than hoạt tính AG - DNP:
(3.8)
Đồ thị biểu diễn các đường đẳng nhiệt hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với DNP cũng có dạng tương tự như DNT.
Hình 3.19. Đường đẳng nhiệt hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với DNP TQ - DNP (a); TM - DNP (b) và AG - DNP (c)
Từ các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ (3.6), (3.7) và (3.8) có thể nhận thấy:
- Giá trị KF của hệ than hoạt tính TQ - DNP và TM - DNP và AG - DNP khá thấp (khoảng 12 - 69) và giảm dần theo thứ tự TQ (69,18) > TM (14,69) > AG (12,02). Hai loại than TM và AG có giá trị KF xấp xỉ nhau và ở mức thấp. Khả năng hấp phụ của cả ba loại than TQ, TM và AG đối với DNP thấp hơn nhiều so với DNT mặc dù về cấu trúc và khối lượng phân tử của hai hợp chất này có nhiều điểm tương đồng. Sự khác nhau rõ nhất của hai hợp chất này chỉ liên quan đến 2 nhóm thế (CH3- và OH-).
Như vậy, sự khác nhau về bản chất của các nhóm thế này có ảnh hưởng đáng kể tới giá trị hằng số hấp phụ Freundlich.
- Khác với DNT, sự suy giảm dung lượng hấp phụ của hệ than hoạt tính với DNP theo độ che phủ của than AG > TQ > TM (nAG < nTQ < nTM).
Đối với TNR
Kết quả xác định ảnh hưởng của khối lượng than tới dung lượng hấp phụ TNR được trình bày ở bảng 3.8.
Bảng 3.8. Kết quả xác định dung lượng hấp phụ của các loại than hoạt tính đối với TNR
Loại than
Khối lượng than (mg)
Nồng độ TNR ban đầu C0TNR (mg/l)
Nồng độ TNR còn lại trong pha lỏng C0TNR (mg/l)
Dung lượng
hấp phụ a (mg/g)
TQ
30
118,50
60,46
193,47
50
118,50
28,62
179,76
75
126,35
15,06
148,39
100
118,50
6,60
111,90
150
118,50
3,01
76,99
200
118,50
1,49
58,51
250
118,50
0,77
47,09
TM
50
118,50
75,50
86,00
100
118,50
39,14
79,36
150
118,50
20,40
70,63
200
118,50
10,42
54,04
250
118,50
6,73
44,71
300
118,50
4,22
38,09
350
118,50
3,07
32,98
AG
50
118,50
80,59
75,82
100
118,50
53,38
65,12
150
118,50
38,91
58,29
200
118,50
26,34
46,08
250
118,50
21,22
38,91
300
118,50
18,13
33,46
350
118,50
14,66
29,67
Từ bảng 3.8. ta thấy cả 3 than TQ, TM và AG đều tuân theo quy luật khối lượng than càng nhỏ dung lượng hấp phụ TNR càng lớn.
Từ kết quả thí nghiệm dẫn trong bảng 3.8, theo phương pháp đồ thị đã xác định được các giá trị của KF và n của các hệ than hoạt tính - TNR (hình 3.20) và (bảng 3.9).
Hình 3.20. Đồ thị xác định các giá trị của KF và n đối với các hệ th