bentonite

ĐAI HOC QUÔC GIA THANH PHÔ HÔ CHI MINH

TRƯƠNG ĐAI HOC KHOA HOC TƯ NHIÊN

KHOA MÔI TRƯƠNG

TIỂU LUẬN TÔT NGHIÊP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG

XỬ LÍ NƯỚC THẢI TỔNG HỢP METHYL CAM

BẰNG BENTONITE BÌNH THUẬN

NGÀNH CÔNG NGHÊ MÔI TRƯƠNG

Sinh viên thưc hiên : HUỲNH ĐỨC HẠNH

Giao viên hương dân : Th.S NGUYỄN THỊ THANH HUÊ

Khoa hoc : 2009 – 2013

Tp.HCM, tháng 7 năm 2013

LƠI CẢM ƠN

Tiểu luận tốt nghiệp này được hoàn thành là nhờ sự giúp đỡ tận tình của các Thầy

Cô khoa Môi Trường – trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.Hồ Chí Minh đã

truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian em học tập tại

trường.

Xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Thanh Huệ - giảng viên bộ môn Công

Nghệ Môi Trường – Khoa Môi Trường – Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên đã hỗ

trợ, luôn bên cạnh động viên khi đề tài gặp nhiều khó khăn và tận tình hướng dẫn em

hoàn thành luận văn tốt nghiệp.

Xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô Phòng thí nghiêm Phân Tích Môi Trường đã

nhiệt tình hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian thực hiện đề tài.

Cuối cùng, con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ba mẹ và mình xin gửi lời cảm

ơn đến các thành viên lớp 09CMT đã giúp đỡ và động viên tinh thần trong suốt thời

gian qua.

Do hạn chế về kinh nghiệm, nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót,

rất mong nhận được sự góp ý của các Thầy Cô để tiểu luận được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn.

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 1 tháng 7 năm 2013.

Tiểu luận tốt nghiệp, 2013 Huỳnh Đức Hạnh

TÓM TẮT

Trong những năm gần đây, đã có nhiều nghiên cứu trên thế giới quan tâm đến khả

năng hấp phụ của Bentonite. Tại Việt Nam, Bentonite có giá thành rẻ và trữ lượng lớn.

Luận văn được thực hiện nhằm “Nghiên cứu khả năng xử lí nước thải tổng hợp Methyl

cam bằng Bentonite Bình Thuận”.

Luận văn đã tiến hành biến tính Bentonite bằng acid sulfuric, khảo sát các giá trị:

khối lượng chất hấp phụ tối ưu, pH dung dịch nước thải tối ưu, thời gian hấp phụ tối

ưu, nhiệt độ hấp phụ tối ưu. Bên cạnh đó, luận văn đã khảo sát 2 mô hình hấp phụ đẳng

nhiệt Langmuir và Freundlich.

Kết quả cho thấy hiệu suất hấp phụ đạt cao nhất khi sử dụng Bentonite biến tính

với 75% acid sulfuric theo khối lượng, khối lượng chất hấp phụ tối ưu là 3g cho dung

dịch nước thải có nồng độ 40 ppm, pH dung dịch nước thải tối ưu là 5, thời gian hấp

phụ tối ưu là 30 phút, nhiệt độ hấp phụ tối ưu là 32oC. Quá trình hấp phụ tuân theo 2

mô hình Langmuir và Freundlich. Dung lượng hấp phụ cực đại là 23.36 (mg/g). Cơ chế

hấp phụ chủ yếu là hóa học.

Kết luận, Bentonite sau biến tính có thể hấp phụ màu trong dung dịch với nhiều

ưu điểm như sau: vật liệu rẻ tiền, hiệu suất cao và thân thiện với môi trường.

Tuy nhiên, tốc độ lắng của Bentonite sau hấp phụ thấp, thời gian lắng còn cao,

nên đây còn là vấn đề cần nghiên cứu thêm để có thể ứng dụng Bentonite vào xử lí

nước thải dệt nhuộm.

i


ABSTRACT

In recent years, many research were interested about adsorption capacity of

Bentonite. In Viet Nam, Bentonite is a cheap material and large amount. The purpose

of the thesis is “Investigating the ability of Bentonite Binh Thuan Methyl Orange

wastewater treament”.

The thesis carried out activated Bentonite with acid sulfuric, investigate about:

the optimal adsorbent mass, the optimal pH solution, the optimal adsorbent time, the

optimal adsortbent temperature. On other hand, the thesis has investigated two

adsorption isotherm models Langmuir and Freundlich.

The results show that adsorption efficiency was the highest when used the

modified Bentonite with 75% sulfuric acid by mass, the optimal adsorbent mass was 3g

for waste concentration about 40 ppm, the optimal pH solution was 5, the optimal

adsorption time is 30 min, the optimal adsorption temperature was 32oC. Adsorption

process followed both Langmuir model and Freundlich model. the best adsorption

capacity was 23.36 mg/g. Adsorption mechanism mainly was chemical mechanism.

In conclusion, the modified Bentonite absorbed color in waste water with the

following advantages such as: cheaper material, high-performance and environmentally

friendly.

However, after the adsorption process, the sedimentation rate of Bentonite was

low, the time of deposition was high, so this should be a matter of further research to

apply Bentonite in textile wastewater treatment.

ii


MỤC LỤC

LƠI CẢM ƠN I

TÓM TẮT II

ABSTRACT III

MỤC LỤC IV

DANH MỤC CÁC KÍ HIÊU VÀ CHỮ VIẾT TẮT VII

DANH MỤC BẢNG VIII

DANH MỤC HÌNH IX

CHƯƠNG 1: GIỚI THIÊU 1

1.1. Đặt vấn đề 1

1.2. Mục tiêu nghiên cứu1

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.4. Nơi thực hiện2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 3

2.1. Giới thiệu về nước thải dệt nhuộm3

2.2. Giới thiệu về nước thải tổng hợp từ Methyl cam 3

2.3. Giới thiệu về Bentonite 5

2.3.1. Cấu trúc của Bentonite 5

2.3.2. Tính chất đặc trưng 6

2.3.3. Ứng dụng của Bentonite 8

2.3.4. Hoạt động khai thác Bentonite 11

iii


2.3.5. Giới thiệu về Bentonit Bình Thuận – Việt Nam 12

2.4. Cơ sở lý thuyết 13

2.4.1. Cơ sở khoa học về quá trình biến tính Bentonite bằng acid sulfuric 13

2.4.2. Cơ sở khoa học về quá trình hấp phụ 15

2.5. Tình hình nghiên cứu về Bentonite gần đây 17

CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

3.1. Nội dung thực hiện 19

3.2. Phương pháp nghiên cứu 19

3.2.1. Phương pháp thu thập thông tin, tham khảo tài liệu 19

3.2.2. Phương pháp phân tích phổ hấp thu phân tử 19

3.2.3. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu 20

3.3. Phương pháp thực nghiệm 20

3.3.1. Chuẩn bị vật liệu 20

3.3.2. Khảo sát khả năng biến tính Bentonite bằng acid sulfuric 21

3.3.3. Khảo sát khối lượng chất hấp phụ tối ưu 23

3.3.4. Khảo sát yếu tố pH của dung dịch Methyl cam 24

3.3.5. Khảo sát yếu tố thời gian hấp phụ tối ưu 24

3.3.6. Khảo sát yếu tố nhiệt độ hấp phụ 25

3.3.7. Khảo sát đường đẳng nhiệt hấp phụ 26

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

4.1. Kết quả thực nghiệm 27

4.1.1. Kết quả biến tính Bentonite27

iv


4.1.2. Kết quả khảo sát khối lượng chất hấp phụ tối ưu28

4.1.3. Kết quả khảo sát yếu tố pH của dung dịch Methyl cam 29

4.1.4. Kết quả khảo sát yếu tố thời gian hấp phụ 31

4.1.5. Kết quả khảo sát yếu tố nhiệt độ hấp phụ 32

4.1.6. Kết quả khảo sát đường đẳng nhiệt hấp phụ 33

4.2. Thảo luận cơ chế hấp phụ 34

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38

5.1. Kết luận 38

5.2. Kiến nghị 38

TÀI LIÊU THAM KHẢO 39

PHỤ LỤC 41

v


DANH MỤC CÁC KÍ HIÊU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

BS: (bentonite sulfuric) bentonite sau biến tính bằng bentonite

CO: nồng độ dung dịch Methyl cam ban đầu (mg/L)

Ce: nồng độ dung dịch Methyl cam sau hấp phụ (mg/L)

H: hiệu suất hấp phụ (%)

: hằng số hấp phụ đẳng nhiệt theo Langmuir (L/mg)

: hệ số hấp phụ đẳng nhiệt theo Freundlich

m: khối lượng bentonite khảo sát (g)

MMT: montmorillonite

qe: năng suất hấp phụ (mg/g)

: năng suất hấp phụ tối đa (mg/g)

V: thể tích dung dịch Methyl cam khảo sát (mL)

vi


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần khoáng vật Bentonite Bình Thuận. 12

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của Bentonite Bình Thuận. 13

Bảng 3.1: Tỉ lệ phối trộn giữa acid sulfuric và Bentonite 22

Bảng 4.1: Kết quả khảo sát tỉ lệ phối trộn acid-bentonite 27

Bảng 4.2: Kết quả khảo sát khối lượng BS75 tối ưu 28

Bảng 4.3: Kết quả khảo sát pH dung dịch tối ưu.30

Bảng 4.4: Kết quả khảo sát thời gian hấp phụ tối ưu 31

Bảng 4.5: Kết quả khảo sát nhiệt độ hấp phụ tối ưu 32

Bảng 4.6: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của BS75 ở 32oC. 33



Bảng 4.9: Tổng hợp hệ số hấp phụ36

vii


DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Cty CP Thái Tuấn xả thải trực tiếp vào kênh Tham Lương, Q.Bình Tân 3

Hình 2.2: Cấu trúc hóa học của Methyl cam 4

Hình 2.3: Quá trình chuyển màu của Methyl cam 4

Hình 2.4: Dãy chuyển màu của Methyl cam 4

Hình 2.5: Cấu trúc không gian của Bentonite 6

Hình 2.6: Quy trình biến tính Bentonite bằng acid sulfuric. 14

Hình 4.1: Đồ thị năng suất hấp phụ của các loại Bentonite – sulfuric. 28

Hình 4.2: Đồ thị khảo sát khối lượng BS75 tối ưu 29

Hình 4.3: Kết quả khảo sát pH môi trường. 30

Hình 4.4: Kết quả khảo sát thời gian hấp phụ 31

Hình 4.5: Kết quả khảo sát nhiệt độ hấp phụ 33

Hình 4.6: Mối tương quan giữa Ce và qe 34

Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn quá trình hấp phụ theo mô hình Langmuir 35

Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn quá trình hấp phụ theo mô hình Freundlich 36

viii


1. Chương 1: GIỚI THIÊU

1.1. Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, việc kiểm soát môi trường đã trở thành vấn đề toàn

cầu. Một trong những chất ô nhiễm môi trường là nước thải từ hoạt động của ngành dệt

nhuộm. Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các hợp chất hữu cơ

khó phân hủy, thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ…

Trong đó, thuốc nhuộm là thành phần khó xử lý nhất. Thuốc nhuộm được phân ra làm

2 dạng chính: dạng tan trong nước và dạng không tan trong nước. Trong đó, dạng tan

trong nước chiếm 30-40% thị trường. Chất đặc trưng cho dạng này là Methyl cam.

Nhiều công nghệ đã được đề xuất nhằm xử lý nước thải dệt nhuộm. Chẳng hạn

như: phương pháp oxy hóa bậc cao, phương pháp hóa lý, phương pháp sinh học…đã

đáp ứng yêu cầu về môi trường nhưng chi phí xử lý còn cao.

Ở Việt Nam, Bentonite có trữ lượng lớn và có giá thành thấp. Nhiều nghiên cứu

trên thế giới đã chứng minh rằng Bentonite có khả năng lắng cặn trong nước, trao đổi

ion, hấp phụ chất hữu cơ, các vi khuẩn gây bệnh.

Để chứng tỏ, Bentonite Bình Thuận có khả năng xử lí nước thải dệt nhuộm, đề tài

“Khảo sát khả năng xử lý nước thải tổng hợp Methyl cam của Bentonite Bình Thuận”

đã được thực hiện với mong muốn góp phần tìm ra phương pháp mới trong việc xử lí

nước thải dệt nhuộm.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Khảo sát khả năng xử lý nước thải tổng hợp Methyl cam bằng Bentonite Bình

Thuận.

Để thực hiện được mục tiêu trên, luận văn đã tiến hành các nội dung sau:

ix


- Khảo sát các giá trị tối ưu cho quá trình hấp phụ: khối lượng Bentonite tối ưu,

pH dung dịch tối ưu, thời gian hấp phụ tối ưu, nhiệt độ hấp phụ tối ưu.

- Thiệt lập mô hình hấp phụ đẳng nhiệt theo Langmuir, Freundlich.

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu

- Bentonite: xuất xứ Công ty Cổ phần khoáng sản Bentonite Minh Hà Bình Thuận.

- Methyl cam: xuất xứ Trung Quốc.

Phạm vi nghiên cứu

- Đề tài được thực hiện trong phạm vi phòng thí nghiệm phân tích môi trường –

Khoa Môi Trường – trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM.

- Nước thải trong nghiên cứu được tổng hợp từ Methyl cam.

1.4. Nơi thưc hiên

Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm phân tích môi trường – Khoa Môi

Trường – trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM tại cơ sở Linh Trung (Quận

Thủ Đức, Tp.HCM).

x


2. Chương 2: TỔNG QUAN

2.1. Giơi thiêu về nươc thải dêt nhuộm

Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành công nghiệp trọng điểm ở Việt Nam.

Trung bình mỗi năm ngành công nghiệp dệt nhuộm sử dụng trên 3500 tấn thuốc nhuộm

và 27000 tấn hóa chất khác các loại, hiệu suất sử dụng hóa chất thuốc nhuộm trung

bình đạt 70-80%, lượng còn lại thải ra môi trường dưới dạng nước thải.

Dựa vào tính tan trong nước, thuốc nhuộm được phân làm 2 loại: tan và không

tan. Trong đó, thuốc nhuộm dạng tan chiếm 30 – 40% thị trường. Một trong số các loại

thuốc nhuộm dạng tan có trong nước thải là Methyl cam.

Hình 2.1: Cty CP Thái Tuấn xả thải trực tiếp vào kênh Tham Lương, Q.Bình Tân

(http://tuoitre.vn/Chinh-tri-xa-hoi/Moi-truong/Van-de-moi-truong/453429/nhuc-nhoi-

nuoc-thai-det-nhuom.html, 29/08/2011)

2.2. Giơi thiêu về nươc thải tổng hợp từ Methyl cam

Methyl cam (Methyl Orange): Sodium 4-[(4-dimethylamino) phenyldiazenyl]

benzenesulfonate.

Công thức phân tử: NaSO3C6H4N=NC6H4N(CH3)2

xi

http://tuoitre.vn/Chinh-tri-xa-hoi/Moi-truong/Van-de-moi-truong/453429/nhuc-nhoi-nuoc-thai-det-nhuom.html

http://tuoitre.vn/Chinh-tri-xa-hoi/Moi-truong/Van-de-moi-truong/453429/nhuc-nhoi-nuoc-thai-det-nhuom.html


Khối lượng phân tử: 327 g/mol, nhiệt độ sôi: > 300oC.

Hình 2.2: Cấu trúc hóa học của Methyl cam

Methyl cam thường được dùng trong các phản ứng chuẩn độ acid mạnh. Trong

môi trường acid mạnh, Methyl cam nhận 1 ion H+ để chuyển từ dạng vàng sang dạng

đỏ như hình 2.3.

Hình 2.3: Quá trình chuyển màu của Methyl cam

Qua khảo sát, thu được dãy chuyển màu của Methyl cam. Điểm chuyển màu là

pH = 4.4.

Hình 2.4: Dãy chuyển màu của Methyl cam

xii

pH = 4.4


Dung dịch nước thải tổng hợp được tạo bằng cách hòa Methyl cam vào nước cất

theo một tỉ lệ xác định, được trình bày trong mục 3.3.1.

2.3. Giơi thiêu về Bentonite

Bentonite là loại khoáng sét tự nhiên, thành phần chính là montmorillonit (MMT)

vì vậy, nó còn có tên là MMT. Công thức đơn giản nhất của MMT là

Al2O3.4SiO2.nH2O ứng với nửa tế bào đơn vị cấu trúc. Trong trường hợp lí tưởng, công

thức của MMT là Si8Al4O20(OH)4 ứng với một đơn vị cấu trúc. Tuy nhiên, thành phần

của MMT thực tế luôn khác với thành phần biểu diễn lý thuyết do có sự thay thế đồng

hình của ion kim loại Fe2+, Mg2+… với ion Al3+ trong bát diện AlO6. Như vậy, thành

phần hóa học của MMT ngoài sự có mặt của Si và Al còn có các nguyên tố khác như

Fe, Zn, Mg, Na, K, Ca…trong đó tỷ lệ Al2O3:SiO2 từ 1:2 đến 1:4 (Vũ Thị Hoài, 2010).

Ngoài thành phần chính là MMT, trong Bentonite còn chứa một số khoáng sét

khác như hectorite, saponite, nontronite…và một số khoáng phi sét như canxit, pirit,

manhetit, một số muối kim loại kiềm khác và hợp chất hữu cơ.

Trong công nghiệp, người ta phân Bentonite thành 2 dạng chính: Na-Bentonite và

Ca-Bentonite (R.J.Trauger, 1994).

2.3.1. Cấu trúc của Bentonite

Về mặt không gian, MMT là loại khoáng 3 lớp gồm 2 lớp tứ diện SiO4 kẹp xung

quanh 1 lớp bát diện AlO6 trung tâm.

Trong trường hợp lý tưởng, các nguyên tử Si nằm ở tâm của các tứ diện, còn các

nguyên tử Al nằm ở tâm các bát diện của MMT. Do MMT có cấu trúc 2:1 nên cấu trúc

lớp của MMT đã được hình thành từ hai lá tứ diện liên kết với một lá bát diện ở giữa

tạo nên một lớp aluminosilicat. Giữa các lớp MMT là các cation Na+, Ca2+, K+ có khả

năng trao đổi cation.

Độ dày của lớp MMT là 9,6Å, giá trị này tùy thuộc vào số lượng, bản chất các

cation trao đổi và lượng nước bị hấp phụ, thường có thể đến 15Å.

xiii


Cấu trúc không gian ở trạng thái trung hòa điện tích của MMT được mô tả qua

hình 2.5 (Lê Tự Hải, 2008).

Hình 2.5: Cấu trúc không gian của Bentonite

2.3.2. Tính chất đặc trưng

Tính chất trương nở

Bentonite có tính chất trương nở cao. Bentonite có thể hấp phụ 1 lượng nước gần

gấp 5 lần khối lượng của nó, khi Bentonite tiếp xúc với nước, các phân tử nước phân

cực sẽ thâm nhập vào bên trong các lớp, làm khoảng cách giữa các lớp tăng lên ít nhất

1415Å, tùy thuộc vào loại Bentonite và lượng nước tiếp xúc mà tại điểm bão hòa thể

tích của nó có thể gấp từ 12 đến 15 lần thể tích ban đầu. Sự tăng khoảng cách giữa các

lớp được giải thích là do sự hydrat hóa của các cation giữa các lớp.

Thông thường, tại trạng thái khô tuyệt đối, khoảng cách từ mặt trên lớp MMT này

đến mặt trên lớp MMT kia (trên hình 2.1 được kí hiệu là d(001)) là 1 nm. Nhưng tại

trạng thái khô không khí, d(001) của Na-Bentonite và Ca-Bentonite lần lượt là 1.26nm,

1.54nm. Điều này chứng tỏ độ trương nở của Bentonite phụ thuộc vào bản chất cation

giữa 2 lớp MMT kết nhau (M.Onal, 2006).

Khả năng hấp phụ được một thể tích nước lớn, đã làm Bentonite có tính nhớt, dẻo

do vậy cấu trúc của nó bền nhiệt, bền lực, khó bị phá vỡ.

xiv


Đáng chú ý là dù có bị hydrate hóa và làm khô nhiều lần thì khả năng hấp phụ

nước của Bentonite vẫn không giảm đi. Bên cạnh đó, Bentonite còn có diện tích bề mặt

lớn khoảng 600 đến 800 m2/gam. Những tính chất vật lý này làm cho Bentonite trở

thành 1 chất có tính hấp phụ tốt (Vũ Thị Hoài, 2010).

Tính chất bền nhiêt

Trong nghiên cứu của Gulgun Yilmaz về ảnh hưởng của nhiệt độ đến đặc tính của

Bentonite, Gulgun Yilmaz đã khảo sát tại các nhiệt độ 100oC, 200oC, 300oC, 400oC,

500oC và thu được kết quả như sau:

- Nhiệt độ mất nước là 80 – 100oC, ứng với nhiệt độ hóa hơi của nước.

- Tính nhớt, tính trương nở của Bentonite giảm dần khi tăng dần nhiệt độ.

- Cấu trúc Bentonite bị phá vỡ tại nhiệt độ 500oC.

Do vậy, Bentonite là chất có tính bền nhiệt (Gulgun Yilmaz, 2011).

Tính chất trao đổi cation

Một trong những tính chất cơ bản của Bentonite là tính chất trao đổi cation.

Bentonite có khả năng trao đổi cation Al3+ ở khối bát diện bằng 1 cation khác có điện

dương bé hơn, hoặc cùng điện tích và có bán kính nhỏ hơn (chẳng hạn như Mg2+, Fe3+,

Cr3+, Zn2+...). Điều này gây ra sự mất cân bằng điện tích trong phân tử MMT, tạo ra 1

lớp điện tích âm trong phân tử MMT.

Khả năng trao đổi ion phụ thuộc vào điện tích và bán kính ion của cation trao đổi.

Cation có điện tích thấp dễ trao đổi hơn cation có điện tích cao:

Me+ > Me2+ > Me3+

Đối với cation cùng điện tích, bán kính ion càng nhỏ thì khả năng trao đổi càng

lớn, có thể sắp xếp theo trật tự sau:

Li+ > Na+ > K+ > Cu2+ > Fe2+ > Al3+

(Vũ Thị Hoài, 2010)

xv


Cấu trúc lỗ xốp

Bentonite có cấu trúc lỗ xốp. Những lỗ xốp này có kích thước khác nhau, thông

thường chúng là hình trụ và với 3 mức kích thước khác nhau: nhỏ hơn 2 nm, từ 2 nm

đến 50 nm và lớn hơn 50 nm (xác định bằng phương pháp nitrogen). Trong đó lỗ có

kích thước lớn hơn 50 nm là ít nhất (M.Onal, 2006).

Khả năng hấp phụ của Bentonite

Đối với những phân tử không phân cực như: nitrogen, argon, ethane… khả năng

hấp phụ bề mặt của Bentonite rất kém.Ngược lại đối với những phân tử phân cực như:

chuỗi alcol, glycerol, carbohydrates, ethylen glycol, màu hữu cơ… chúng hấp phụ rất

tốt (M.Onal, 2006).

Tính kết dính

Khi trộn với nước, Bentonite sẽ có khả năng kết dính mạnh nên từ thời xa xưa

con người đã biết sử dụng loại sét này để nặn thành các vật dụng nhằm mục đích phục

vụ đời sống. Lợi dụng tính chất kết dính này, trong các xưởng đúc gang, Bentonite

được dùng làm chất kết dính để vê quặng bột thành viên trước khi đưa vào lò nung,

hoặc làm chất kết dính trong khuôn cát để đúc (Vũ Thị Hoài, 2010).

Tính trơ

Bentonite trơ và bền hóa học nên không độc, có thể ăn được. Bentonite được

dùng làm chất độn trong dược phẩm, thức ăn gia súc, mỹ phẩm, làm chất lọc sạch và

tẩy màu cho bia, rượu vang và mật ong...(Vũ Thị Hoài, 2010).

Tính nhớt dẻo

Do có cấu trúc lớp, có độ xốp cao, có khả năng trương nở mạnh trong nước nên

Bentonite có tính nhớt và dẻo. Do có các tính chất này mà Bentonite được sử dụng làm

phụ gia bôi trơn mũi khoan, gia cố thành của lỗ khoan, làm phụ gia trong xi măng

Portland, chế vữa và chất dính kết đặc biệt (Vũ Thị Hoài, 2010).

xvi


2.3.3. Ứng dụng của Bentonite

Làm chất xúc tác trong các quá trình tổng hợp hữu cơ

Việc biến tính Bentonite bằng phương pháp trao đổi cation kim loại đa hóa trị

như Ti4+, Zr4+, Al3+, Si4+... tạo ra vật liệu sét có độ axit và độ xốp cao hơn, có khả năng

xúc tác cho một số phản ứng hữu cơ. Ví dụ: sử dụng vật liệu sét này làm chất xúc tác

axit rắn trong phản ứng hữu cơ ở pha lỏng thuận lợi hơn nhiều so với axit lỏng. Sau khi

kết thúc phản ứng chỉ cần lọc hỗn hợp phản ứng có thể tách chất xúc tác rắn ra khỏi

hỗn hợp phản ứng.

Ngoài ra, do Bentonite có khả năng hấp phụ cao nên có thể hấp phụ các chất xúc

tác trên bề mặt trong giữa các lớp. Vì vậy, Bentonite được sử dụng làm chất mang xúc

tác cho nhiều phản ứng tổng hợp hữu cơ.

Làm vật liệu hấp phụ

Bentonite được dùng rộng rãi làm chất hấp phụ trong nhiều ngành công nghiệp.

Trong công nghiệp lọc dầu, lượng Bentonite được sử dụng với lượng rất lớn, bao gồm

Bentonite tự nhiên và Bentonite đã biến tính. Lượng Bentonite tự nhiên tiêu tốn cho

quá trình lọc dầu là 25% khối lượng dầu và lượng Bentonite đã biến tính bằng 10%

khối lượng dầu. Việc sử dụng Bentonite làm chất hấp phụ ưu việt hơn hẳn phương

pháp rửa kiềm. Lượng Bentonite mất đi trong quá trình tinh chế chỉ bằng 0,5% lượng

dầu được tinh chế. Ngoài ra, phương pháp dùng Bentonite còn có mức hao phí dầu thấp

do tránh được phản ứng thủy phân.

Trong công nghiệp hóa than, Bentonite được sử dụng để tinh chế benzen thô và

các bán sản phẩm khác.

Với tư cách là một chất hấp phụ đặc biệt, Bentonite còn được sử dụng rộng rãi

để sản xuất nhiên liệu lỏng tổng hợp, sản xuất các chất màu, sản xuất các vitamin…

Dùng Bentonite để chế tạo các dung dịch khoan

xvii


Bentonite có thể tạo ra các dung dịch khoan với chất lượng đặc biệt cao và chi phí

nguyên liệu thấp. Vì thế, cùng với sự phát triển của ngành thăm dò và khai thác dầu,

lượng Bentonite được sử dụng trong việc chế tạo dung dịch khoan ngày càng tăng.

Ngày nay ở Mỹ, lượng Bentonite được sử dụng làm dung dịch khoan chiếm tới 40%

tổng sản lượng Bentonite của nước này.

Các chức năng quan trọng của Bentonite trong dung dịch khoan là:

- Làm tăng khả năng lưu chuyển của dung dịch khoan do có độ nhớt cao ngay cả

khi nồng độ chất rắn thấp.

- Tạo huyền phù với các tác nhân và mùn khoan gây lắng khi ngừng lưu chuyển

dung dịch khoan vì một lí do nào đó.

- Ngăn cản sự mất dung dịch vào các tầng có áp suất thấp, thấm nước nhờ việc tạo

nên lớp bánh lọc không thấm nước trên thành lỗ khoan. Lớp bánh lọc này không chỉ

ngăn khỏi bị mất dung dịch mà còn có tác dụng như một cái màng cứng làm bền thành

lỗ khoan.

Làm vật liệu điều chế sét hữu cơ và nanocompozit

Gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ nano, nhiều ngành công

nghiệp đã sử dụng Bentonite ngày càng nhiều. Công nghệ nano sử dụng sét hữu cơ trộn

với các chất khác để chế tạo ra các vật liệu mới. Sét hữu cơ được trộn với các polymer

composite để chế tạo ra các polymer nano sét - composite. Các polymer composite

được trộn thêm các hạt nano Bentonite, khi được kéo thành màng sẽ cho màng kín hơn

rất nhiều so với polimer không trộn vì khi kéo, cán, các hạt nano Bentonite này nằm rải

rác trên bề mặt polymer, có khả năng ngăn cản hiệu quả nhiều loại phân tử đi qua. Các

hạt nano Bentonite này trộn với polimer không những kín mà còn bền hơn nhiều, do đó

đáp ứng yêu cầu làm các ống mềm để truyền dẫn thuốc, dẫn máu trong y tế.

Dùng trong một số lĩnh vưc khac

xviii


Một lượng lớn Bentonite đã được sử dụng làm chất độn trong công nghiệp sản

xuất vật liệu tổng hợp (xà phòng, vải sợi...). Đặc biệt, trong công nghiệp sản xuất giấy,

việc trộn thêm Bentonite làm tăng hàm lượng cao lanh, giảm lượng xenlulo cần có

trong giấy, làm tăng đáng kể chất lượng và giảm giá thành của giấy.

Trong công nghiệp bia rượu, Bentonite hấp phụ các chất hữu cơ, các chất béo, các

sản phẩm phụ không mong muốn trong quá trình lên men, đồng thời hấp phụ cả ion sắt,

đồng và các tác nhân gây bệnh của rượu, lại không làm mất hương vị của rượu, bia.

Ở nhiều vùng chưa có nhà máy nước trên thế giới, việc sử dụng Bentonite để làm

sạch các nguồn nước mặt như nước sông ngòi, kênh mương và các nguồn giếng khoan

có ý nghĩa thực tiễn quan trọng. Bentonite là một chất có khả năng trao đổi ion, khử

tính cứng của nước, hấp phụ hàng loạt các ion gây độc, một lượng lớn các vi khuẩn,

chất hữu cơ có trong nước đồng thời làm kết tủa các vẫn đục mà giá thành rẻ hơn nhiều

so với việc dùng phèn nhôm trong xử lý nước.

Do có tính trơ, không độc hại nên Bentonite còn được dùng làm phụ gia trong

thuốc tiêu hóa thức ăn và giúp điều tiết axit cho động vật, làm phụ gia dược phẩm (Vũ

Thị Hoài, 2010).

2.3.4. Hoạt động khai thac Bentonite

Các mỏ Bentonite kiềm trên thế giới thường có hàm lượng MMT cao, nên các

công trình nghiên cứu về làm giàu, làm sạch Bentonite kiềm để nâng cao hàm lượng

MMT-Na trên thế giới là không nhiều. Đối với những mỏ Bentonite kiềm có hàm

lượng MMT cao như Bentonit kiềm Wyoming (Mỹ) người ta có thể trực tiếp sử dụng

mà không cần qua giai đoạn làm giàu, hoặc biến tính nó.

Trên thế giới số lượng khoáng Bentonite kiềm thổ (chứa các cation Ca+2, Mg+2,

…) với hàm lượng MMT cao tương đối nhiều, nhưng dạng Bentonite kiềm lại được

ứng dụng nhiều hơn, vì vậy đã có rất nhiều nghiên cứu để chuyển hóa Bentonite kiềm

thổ về dạng Bentonite kiềm. Và ngày nay công nghệ chuyển hóa Bentonite ở dạng

xix


kiềm thổ sang dạng kiềm đã được đưa vào vận hành ở nhiều nhà máy và sản xuất ra

hàng trăm nghìn tấn sản phẩm mỗi năm.

Phương pháp hoạt hóa để chuyển Bentonite kiềm thổ về dạng Bentonit kiềm như

sau: quặng Bentonite kiềm thổ được phân cấp, đập, nghiền đến cỡ hạt thích hợp. Sau

đó quặng được trộn đều với tác nhân hoạt hóa (là các muối của natri như Na2CO3,

NaCl, ...) theo một tỷ lệ thích hợp và nung hỗn hợp trong lò quay với nhiệt độ trong

khoảng 300400oC, sản phẩm hoạt hóa được đóng bao và đưa đi sử dụng. Người ta

cũng sử dụng các tác nhân hoạt hóa khác như axit vô cơ (H2SO4, HNO3, HCl) và các

chất hữu cơ khác để hoạt hóa Bentonit kiềm và Bentonit kiềm thổ nhằm thu nhanh các

sản phẩm hoạt hóa cho những mục đích sử dụng khác nhau (Vũ Thị Hoài, 2010).

2.3.5. Giơi thiêu về Bentonit Bình Thuận – Viêt Nam

Tại Việt Nam, Bentonite được phát hiện ở nhiều nơi: Cổ Định (Thanh Hóa), Di

Linh (Lâm Đồng), Bình Thuận, Mộc Châu... với trữ lượng dồi dào. Trong đó, mỏ

Bentonite Bình Thuận có trữ lượng lớn hàng trăm triệu tấn, mới được tìm thấy năm

1987.

Bảng 2.1: Thành phần khoáng vật Bentonite Bình Thuận.

Tên khoáng chất Thành phần (% theo khối lượng)

Montmorillonite 49 – 51

Illite 7 – 9

Kaolinite Clorite 13 – 15

Quartz 6 – 8

Feldspar 7 – 9

Gypsum 4 – 6

Calcite 4 – 6

(Công ty Cổ phần Khoáng sản Bentonite Minh Hà)

xx


Bình Thuận được đặc trưng bởi khí hậu khô nóng, lượng mưa ít và là nơi phân bố

rộng rãi đá magma giàu kiềm (giàu Na và K). Với những đặc điểm trên, Bentonit được

tạo thành bởi hai quá trình thủy phân và quá trình hấp phụ trao đổi cation. Trữ lượng có

thể khai thác được ở Nha Mé khoảng 42 triệu tấn, ở thung lũng Vĩnh Hảo khoảng 33

triệu tấn. Hàm lượng MMT trong sét Bình Thuận khá cao, khoảng từ 49% đến 51%,

tạp chất chủ yếu trong khoáng sét là canxit, thạch anh vi tinh thể, phenspat, cao lanh,

illite được thể hiện cụ thể trong bảng 2.1 (Công ty Cổ phần Khoáng sản Bentonite

Minh Hà).

Trong thực tế, tùy theo mục đích sử dụng cho từng lĩnh vực mà đòi hỏi về hàm

lượng MMT cũng khác nhau, như khi dùng làm khuôn đúc trong ngành thép hoặc để sử

dụng trong nông nghiệp thì có thể dùng Bentonite nguyên khai hay chỉ qua khâu xử lý

quặng sơ bộ, còn nếu dùng cho mục đích làm chất xúc tác, sử dụng trong ngành y,

dùng để sản xuất sét hữu cơ thì đòi hỏi phải làm sạch, làm giàu Bentonit để nâng hàm

lượng montmorillonite trong Bentonite lên cao (Vũ Thị Hoài, 2010).

Thành phần hóa học của Bentonite Bình Thuận chủ yếu là SiO2 (55.9%)2, Al2O3

(17.6%), đặc biệt là khối lượng kim loại kiềm nhiều gấp 2 lần kim loại kiềm thổ cho

thấy Bentonite Bình Thuận chủ yếu là Bentonite dạng kiềm. Hàm lượng, thành phần

hóa học của Bentonite Bình thuận được thể hiện trong bảng 2.2

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của Bentonite Bình Thuận.

Thành phần hóa

họcSiO2 Al2O3 Fe2O3

Na2O + K2O

CaO + MgO

MKNThành

phần khácĐơn vị

Hàm lượng 55.9 17.6 2.85 4.05 2.02 10 7.58%

(theo khối lượng)

(Công ty Cổ phần Khoáng sản Bentonite Minh Hà)

xxi


2.4. Cơ sở lý thuyết

2.4.1. Cơ sở khoa hoc về qua trình biến tính Bentonite bằng acid sulfuric

Quy trình biến tính

M. M. Kashani Motlaghi (2011); T¨ulay ALEMDARO GLU (2003) đã thực hiện

biến tính Bentonite bằng acid sulfuric theo qui trình như hình 2.6.

Hình 2.6: Quy trình biến tính Bentonite bằng acid sulfuric.

( M. M. Kashani Motlaghi, 2011; T¨ulay ALEMDARO GLU, 2011)

Kết quả thực nghiệm khi phân tích Bentonite sau biến tính được tóm tắt như sau:

- Cấu trúc tinh thể của Bentonite sau biến tính bị biến đổi. Hàm lượng MMT,

gypsum, calcite giảm dần khi tăng lượng acid sulfuric trong quá trình biến tính. Mặt

khác quartz, feldspar không bị biến đổi.

xxii

Ben-MH

Acid sulfuric 98%

Khuấy trộn đều ở nhiệt độ cao

Đuổi ion sulfate tự do (SO42-)

Sấy khô 105oC Bentonite sau biến tính

Nghiền nhỏ


- Thành phần hóa học của Bentonite sau biến tính cũng có nhiều thay đổi. Khi tăng

lượng acid sulfuric, tỉ lệ phần trăm theo khối lượng của Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO,

Na2O, K2O giảm dần. Thứ tự hòa tan trong acid lần lượt là: Ca, Na, K, Mg, Fe, Al.

Trong khi tỉ lệ phần trăm theo khối lượng của SiO2 tăng dần.

- Diện tích bề mặt tăng dần (phương pháp BET) và xuất hiện nhiều lỗ mao quản có

độ rộng tăng dần (phương pháp quang phổ FT-IR) khi tăng dần lượng acid sulfuric.

Khi lượng acid sulfuric quá cao, những lỗ mao quản ở kế nhau sẽ nở rộng và liên kết

với nhau thành 1 lỗ mao quản lớn, dẫn đến diện tích bề mặt giảm nhẹ (M. M. Kashani

Motlaghi, 2011, phương pháp XRD-nhiễu xạ tia X).

Kết quả của M. M. Kashani Motlaghi (2011) phù hợp với những dự đoán của

Tülay ALEMDARO GLU (2003) về cơ chế biến tính bằng acid sulfuric. Tülay

ALEMDARO GLU (2003) đã dự đoán như sau:

Khi quá trình biến tính xảy ra, proton H+ của acid sulfuric đi vào vùng thâm nhập

của Bentonite và làm cho vùng này tích điện dương. Để đưa về trạng thái cân bằng

điện tích, Bentonite phải nhường proton, nhóm hydroxyl OH tại góc bát diện trở nên

kém bền, liên kết tại đó dần bị phá vỡ. Al3+ tách ra khỏi khối bát diện, tạo ra lỗ hổng tại

tâm khối bát diện, làm cho vùng này điện âm, bát diện bị phá vỡ. Nhiều bát diện bị phá

vỡ liên kế nhau tạo thành 1 lớp màng tích điện âm (Tülay ALEMDARO GLU, 2003).

Kết luận: Sau quá trình biến tính bằng acid sulfuric, xuất hiện chênh lệch điện

tích trong cấu trúc Bentonite, diện tích bề mặt Bentonite tăng lên, xuất hiện nhiều lỗ

rỗng, cấu trúc trở nên xốp hơn. Những tính chất này khẳng định Bentonite sau biến tính

có khả năng hấp phụ tốt các ion. Vì vậy, đề tài quyết định chọn acid sulfuric làm tác

nhân biến tính Bentonite.

2.4.2. Cơ sở khoa hoc về qua trình hấp phụ

Hấp phụ là sự lôi cuốn các phân tử khí hơi hoặc các phân tử, ion của chất tan từ

pha này sang pha khác. Hai pha này có thể là lỏng – rắn, khí – lỏng, khí – rắn. Chất mà

xxiii


trên bề mặt của nó có sự hấp phụ xảy ra gọi là chất hấp phụ, còn chất mà được lôi cuốn

vào chất hấp phụ được gọi là chất bị hấp phụ.

Dựa theo cơ chế hấp phụ, hấp phụ được chia làm 2 loại: hấp phụ vật lí và hấp phụ

hóa học.

Hấp phụ vật lí: diễn ra ở nhiệt độ thấp, quá trình này tỏa nhiệt không đáng kể.

Lực hấp phụ thông thường là lực Van Der Waals. Quá trình này là quá trình thuận

nghịch hoàn toàn, có thể là hấp phụ đơn lớp hoặc đa lớp. Cân bằng thiết lập khi vận tốc

hấp phụ bằng vận tốc giải hấp.

Hấp phụ hóa học: là kết quả của sự tương tác hóa học giữa chất hấp phụ và chất

bị hấp phụ. Lực hấp phụ là lực liên kết hóa học. Hấp phụ hóa học thường xảy ra ở nhiệt

độ cao, nhiệt độ tạo liên kết và quá trình này là quá trình không thuận nghịch.

Trong thực tế, hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học thường diễn ra cùng nhau, tùy

theo điều kiện hấp phụ mà hấp phụ loại này có thể chiếm ưu thế hơn loại kia (Th.S Lâm

Vĩnh Sơn).

Trong giới hạn cho phép, đề tài chỉ khảo sát 2 mô hình hấp phụ đẳng nhiệt cơ bản

Langmuir, Freundlich nhằm đưa ra bản chất của quá trình hấp phụ của Bentonite.

Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Mô hình hấp phụ Langmuir được xây dựng dựa trên các giả thuyết (1918):

- Trên bề mặt chất hấp phụ có các trung tâm hoạt động gọi là các tâm hấp phụ. Số

tâm hấp phụ càng nhiều thì hoạt động của chất hấp phụ càng cao.

- Mỗi một tâm hấp phụ chỉ có khả năng hấp phụ một phân tử của chất bị hấp phụ

hình thành một lớp đơn phân tử.

- Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất về năng lượng, nghĩa là năng lượng hấp phụ lên

các phân tử của chất bị hấp phụ là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các

phân tử bị hấp phụ ở các tâm bên cạnh.

xxiv


- Quá trình hấp phụ là quá trình cân bằng động, tức là quá trình hấp phụ và nhả hấp

có tốc độ bằng nhau khi đạt trạng thái cân bằng.

Phương trình đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir:

= (1)

Trong đó: : năng suất hấp phụ (mg/g).

: năng suất hấp phụ tối đa (mg/g).

: nồng độ chất bị hấp phụ tại điểm cân bằng (ppm).

: hằng số hấp phụ đẳng nhiệt theo Langmuir (L/mg).

(1) ⇔ = + (2)

(2) có dạng: Y = aX + b

Với: Y = ; X = và a = ; b =

Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich

xxv


Mô hình Freundlich được dùng cho trường hợp năng lượng bề mặt là không đồng

nhất. Khi quan sát mối tương quan giữa qe và Ce, Freundlich (1906) đưa ra phương

trình:

= (3)

Trong đó: : năng suất hấp phụ (mg/g)

: nồng độ chất bị hấp phụ tại điểm cân bằng (ppm).

: hệ số hấp phụ đẳng nhiệt theo Freundlich.

(3) ⟺ ln = ln + ln (4)

(4) có dạng: Y = aX + b

Với: Y = ln ; X = ln và a = ; b = ln

2.5. Tình hình nghiên cứu về Bentonite gần đây

Trên thế giới

Việc sử dụng Bentonite để hấp phụ màu, hấp phụ kim loại đã được nghiên cứu

nhiều trên thế giới. Một vài nghiên cứu nổi bật gần đây nhất: năm 2008, Meral Turabik

xxvi


đã nghiên cứu khả năng hấp phụ 2 dung dịch màu đơn: đỏ, vàng và 1 dung dịch màu

hỗn hợp (50% đỏ, 50% vàng) của Bentonite. Năm 2009, một phức hệ Bentonite với

poly epicholorohydrin dimethylamine được nghiên cứu bởi Qi Kang và các cộng sự tại

đại học Shandong, Trung Quốc nhằm tạo ra 1 dạng Bentonite khác có khả năng hấp

phụ cao hơn Bentonite đơn thuần. Năm 2011, Qian Li cùng các cộng sự tại tại phòng

thí nghiệm thuộc đại học Shandong, Trung Quốc tiến hành nghiên cứu quá trình động

lực học của quá trình hấp phụ thuốc nhuộm acid.

Tại Việt Nam

Bentonite ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực kĩ thuật như chế tạo khuôn đúc,

luyện kim, xây dựng dân dụng, công nghiệp khoan, nông nghiệp, mỹ phẩm và y tế. Về

mặt môi trường, Bentonite chưa được ứng dụng rộng rãi. Một vài nghiên cứu gần đây

là: Lê Tự Hải (2008), nghiên cứu khả năng hấp phụ Mangan trong dung dịch nước trên

Bentonite Bình Thuận; Phạm Trung Tính (2003), nghiên cứu khả năng hấp phụ một số

kim loại nặng (Fe2+, Mn2+) trên Bentonit Di Linh- Lâm Đồng đã hoạt hóa, khóa luận tốt

nghiệp, ĐH Quốc Gia Hà Nội, Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên.

xxvii


3. Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Nội dung thưc hiên

Các nội dung chính được thực hiện trong đề tài:

- Biến tính Bentonite bằng acid sulfuric.

- Khảo sát khối lượng Bentonite tối ưu cho quá trình hấp phụ.

- Khảo sát pH dung dịch tối ưu cho quá trình hấp phụ.

- Khảo sát thời gian hấp phụ tối ưu cho quá trình hấp phụ.

- Khảo sát nhiệt độ hấp phụ tối ưu cho quá trình hấp phụ.

- Thiệt lập mô hình hấp phụ đẳng nhiệt theo Langmuir, Freundlich.

3.2. Phương phap nghiên cứu

3.2.1. Phương phap thu thập thông tin, tham khảo tài liêu

Tìm hiểu, đọc tài liệu về các vấn đề liên quan đến nội dung nghiên cứu.

3.2.2. Phương phap phân tích phổ hấp thu phân tử

Nguyên tắc: Chiếu 1 chùm tia có bước sóng phù hợp, cường độ ổn định, đồng

nhất tại mọi điểm đến chất cần phân tích. Đo cường độ chùm tia còn lại sau khi chiếu

qua chất cần phân tích để định lượng chất cần phân tích (Hoàng Minh Châu).

Phương pháp này dựa trên định luật Lambert – Beer

A = ε l C

Trong đó: A: độ hấp thu phân tử.

ε: hằng số hấp thu phân tử (g/mg.cm)

l: bề dày của cuvet (cm)

xxviii


C: nồng độ chất cần phân tích (mg/g)

3.2.3. Phương phap xử lý số liêu

Hiệu suất hấp phụ

Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ dung

dịch ban đầu, được xác định bằng công thức:

H % = × 100%

Trong đó: C0: nồng độ dung dịch Methyl cam ban đầu (mg/L)

Ce: nồng độ dung dịch Methyl cam sau hấp phụ (mg/L)

Năng suất hấp phụ

Năng suất hấp phụ được tính bằng khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị

khối lượng chất hấp phụ ở điều kiện xác định về nồng độ và nhiệt độ, được xác định

bằng công thức:

qe =

Trong đó: qe: năng suất hấp phụ của bentonite (mg/g)

V: thể tích dung dịch Methyl cam khảo sát.

m: khối lượng bentonite khảo sát.

xxix


3.3. Phương phap thưc nghiêm

3.3.1. Chuẩn bị vật liêu

Bentonite: mua từ công ty Cổ phần khoáng sản Bentonite Minh Hà, được bảo

quản trong tủ sấy ở nhiệt độ 70oC tránh ẩm. Thành phần hóa học của Bentonite được

thể hiện trong bảng 2.2

Acid sulfuric đậm đặc: nguyên liệu cho quá trình biến tính Bentonite. H2SO4

98%: xuất sứ Trung Quốc. Khối lượng riêng d = 1.84 g/mL.

Methyl cam: xuất xứ: Trung Quốc, nguyên liệu dùng để pha nước thải tổng hợp.

- Chuẩn bị dung dịch gốc 250 ppm: cân 250 mg Methyl cam cho vào bình định

mức 1000 mL, định mức bằng nước cất đến vạch có sẵn.

- Tạo dung dịch chuẩn 100ppm: hút 20 mL dung dịch chuẩn gốc 250 ppm cho vào

bình định mức 50 mL, sau đó định mức bằng nước cất đến vạch 50 mL. Dung dịch này

dùng để tạo dãy chuẩn.

- Tạo dung dịch mẫu 40 ppm: hút 40 ml dung dịch chuẩn gốc cho vào bình định

mức 250 mL. Sau đó, định mức bằng nước cất đến 250 mL.

3.3.2. Khảo sat khả năng biến tính Bentonite bằng acid sulfuric

Biến tính bentonite

Qua thực nghiệm, Bentonite Minh Hà ban đầu không có khả năng hấp phụ màu

của dung dịch Methyl cam. Do vậy để hấp phụ được đòi hỏi phải biến đổi cấu trúc, tính

chất của Bentonite.

Đề tài tiến hành biến tính Bentonite theo quy trình như hình 2.6

Các bước thực hiện:

Bước 1: Cân chính xác 30 g Bentonite cho vào 9 beaker 1000 mL.

xxx


Bước 2: Lần lượt thêm vào beaker: 250 mL nước cất, V mL thể tích chính xác

của acid sulfuric được thể hiện trong bảng 4.2.

Bước 3: Đặt erlen lên máy khuấy từ, gia nhiệt ở 90 oC trong 1 giờ.

Bước 4: Sau 1 giờ, lấy beaker xuống để nguội khoảng 15 phút.

Bước 5: Thêm nước cất vào beaker cho đến vạch 1000 mL, để dung dịch lắng

trong 30 phút.

Bước 6: Gạn toàn bộ phần dịch lỏng ở trên vào thau nhựa.

Bước 7: Dùng ống nhỏ giọt hút dung dịch BaCl2 5M nhỏ vào thau nhựa nếu

thấy có kết tủa trắng tạo thành thì quay lại bước 5. Mục đích bước này nhằm kiểm tra

lại xem đã đuổi hoàn toàn ion SO42- ra khỏi dung dịch chưa.

(Chú ý: Tiếp tục thao tác cho đến khi nhỏ BaCl2 vào beaker, dung dịch không tạo

kết tủa trắng chuyển sang thực hiện bước 8).

Bước 8: Dùng giấy lọc 0.5 nm, lọc lấy phần rắn của dung dịch trong beaker.

Bước 9: Chuyển chất rắn thu được trên giấy lọc vào đĩa petri (90x15 mm, đĩa

sạch đã chuẩn bị từ trước), mang đi sấy ở nhiệt độ 105 oC.

Bước 10: Đĩa petri này được sấy khô đến khi khối lượng cân của 2 lần cân liên

tiếp chênh nhau không quá 0.005 g thì kết thúc giai đoạn sấy khô.

Bước 11: Sau khi được sấy khô, Bentonite sau biến tính được nghiền nhỏ, và

được bảo quản trong tủ sấy ở 105 oC.

Sản phẩm sau quá trình biến tính được kí hiệu là BS.

Acid sulfuric được trộn với Bentonite theo 1 tỉ lệ D như sau:

D = × 100 %

xxxi


Theo đó, mẫu BS có D = 5% được đặt tên là BS05, và BS100 tương ứng với mẫu

BS có D = 100%.

Bảng 3.3: Tỉ lệ phối trộn giữa acid sulfuric và Bentonite

STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tên mẫu BS00 BS05 BS15 BS30 BS50 BS70 BS75 BS80 BS100

Thể tích H2SO4 (mL)

0 0.5 2.5 5 8 11.5 12 13 16.5

Khảo sát khả năng hấp phụ của bentonite biến tính

Khảo sát này nhằm mục đích xác định được tỉ lệ phối trộn acid/Bentonite tối ưu.

Các bước thực hiện

- Chuẩn bị 9 beaker 1000 mL, đánh số từ 1 đến 9.

- Cân gần đúng 3 g mỗi loại Bentonite sau biến tính cho vào beaker đã đánh số

theo đúng thứ tự.

- Chuyển 250 mL dung dịch mẫu 40 ppm vào mỗi beaker.

- Khuấy ở tốc độ 120 vòng/phút trong 1 giờ, tại nhiệt độ phòng 32oC.

- Sau đó tắt máy khuấy, để dung dịch lắng trong 12 giờ.

- Chiết phần dịch lỏng ở trên mang đi ly tâm 6000 vòng/phút trong 20 phút.

- Đo pH của phần dung dịch còn lại trong beaker.

- Tùy theo pH của dung dịch mà chọn bước sóng để đo độ hấp thu.

- Đo và ghi lại kết quả độ thu hấp của dung dịch vào bảng.

- Tính toán năng suất, hiệu suất hấp phụ.

Dựa theo hiệu suất hấp phụ, chọn ra BS tối ưu.

Các khảo sát sau được thực hiện bằng BS tối ưu.

xxxii


3.3.3. Khảo sat khối lượng chất hấp phụ tối ưu

Trong việc khảo sát quá trình hấp phụ, đầu tiên bao giờ cũng xét đến yếu tố khối

lượng chất hấp phụ tối ưu.

Các bước thực hiện

- Chuẩn bị 8 beaker 1000 mL đánh số từ 1 đến 8.

- Cân lần lượt chính xác 0.5; 1; 3; 3.5; 4; 5; 7; 10g BS tối ưu cho vào beaker

1000mL.

- Các mẫu được đặt tên lần lượt là A-0.5, A-1; A-3; A-3.5; A-4; A-5; A-7; A-10.

- Chuyển 250 mL dung dịch mẫu 40 ppm vào mỗi beaker.

- Khuấy các beaker tại nhiệt độ phòng trong 1 giờ với tốc độ khuấy 120 vòng/phút.



- Đo và ghi lại kết quả độ hấp thu của dung dịch.


Dựa theo hiệu suất hấp phụ, chọn ra A g khối lượng tối ưu

3.3.4. Khảo sat yếu tố pH của dung dịch Methyl cam

Quá trình hấp phụ của BS liên quan mật thiết đến sự trao đổi giữa ion trong khối

bát diện với ion của phân tử chất bị hấp phụ. Sự hiện diện H+ và OH- trong dung dịch

chất bị hấp phụ sẽ ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ.


- Chuẩn bị 6 beaker 1000 mL.

- Cân gần đúng A g BS tối ưu (A là giá trị khối lượng tối ưu thu được từ mục 3.3.3)

cho vào beaker 1000 mL.

xxxiii


- Chuyển 250 mL dung dịch mẫu 40 ppm vào mỗi beaker, chỉnh pH của dung dịch

về các điểm: 3; 5; 7; 9; 11; 13.

- Các mẫu được đặt tên lần lượt là B-3; B-5; B-7; B-9; B-11; B-13.

- Khuấy các beaker tại nhiệt độ phòng trong 1 giờ với tốc độ khuấy 120 vòng/phút.





Dựa theo hiệu suất hấp phụ, chọn ra giá trị pH tối ưu của dung dịch là B.

3.3.5. Khảo sat yếu tố thời gian hấp phụ tối ưu

Thời gian hấp phụ có liên quan mật thiết đến hiệu suất và năng suất hấp phụ. Khi

thời gian hấp phụ ngắn, hiệu suất và năng suất hấp phụ sẽ không cao. Ngược lại, khi

thời gian hấp phụ dài, hiệu suất và năng suất hấp phụ sẽ cao. Vì vậy cần phải xác định

khoảng thời gian mang lại hiệu quả hấp phụ cao nhưng không gây lãng phí.



- Cân gần đúng A g BS tối ưu cho vào beaker 1000 mL.

- Chuyển 250 mL dung dịch mẫu 40 ppm tại pH = B (B là giá trị pH tối ưu của

dung dịch thu được từ mục 3.3.4) vào mỗi beaker.

- Khuấy các beaker tại nhiệt độ phòng trong 5; 15; 30; 60; 90 phút với tốc độ khuấy

120 vòng/phút.

- Các mẫu được đặt tên lần lượt là C-5; C-15; C-30; C-60; C-90.


xxxiv





Dựa theo hiệu suất hấp phụ, chọn ra giá trị thời gian hấp phụ tối ưu là C phút.

3.3.6. Khảo sat yếu tố nhiêt độ hấp phụ

Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình hấp phụ. Nhiệt độ cao làm cho

vận tốc chuyển động nhiệt hỗn loạn của các phân tử trong dung dịch cao hơn, làm ảnh

hưởng đến hiệu suất và năng suất hấp phụ.



- Cân gần đúng 3g BS tối ưu cho vào beaker 500 mL.

- Chuyển 250 mL dung dịch mẫu 40 ppm tại pH B vào mỗi beaker.

- Khuấy các beaker tại các nhiệt độ 32; 70; 95oC trong khoảng C phút (thời gian tối

ưu được chọn từ khảo sát yếu tố thời gian hấp phụ).

- Các mẫu được đặt tên lần lượt là D-32; D-70; D-95.





Dựa theo hiệu suất hấp phụ, chọn ra giá trị nhiệt độ hấp phụ tối ưu là D oC.

3.3.7. Khảo sat đường đẳng nhiêt hấp phụ

Khảo sát này nhằm tìm ra cơ chế hấp phụ của Bentonite sau biến tính.

xxxv



- Pha 250 mL dung dịch Methyl cam đầu vào có nồng độ lần lượt là 10; 40; 70;

100; 150; 200 ppm với pH = B cho khảo sát


- Cân gần đúng A g BS tối ưu cho vào mỗi beaker.

- Chuyển các dung dịch Methyl cam vào beaker theo thứ tự nồng độ tăng dần.

- Khuấy các beaker trên tại nhiệt độ: 32oC, trong C phút.





Lập lại các bước trên ở các nhiệt độ 55 oC và 75 oC.

xxxvi


4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Kết quả thưc nghiêm

4.1.1. Kết quả biến tính Bentonite

Qua quá trình thực hiện thí nghiệm được trình bày trong mục 3.3.2, kết quả được

trình bày trong bảng 4.1 và hình 4.1.

Bảng 4.4: Kết quả khảo sát tỉ lệ phối trộn acid-bentonite

STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9Đơn vị đo

Mẫu BS00 BS05 BS15 BS30 BS50 BS70 BS75 BS80 BS100

Ce 40 37.45 32.16 25.17 15.28 5.93 0.219 7.68 25.65 ppm

qe 0.000 0.213 0.653 1.236 2.060 2.839 3.315 2.693 1.196 mg/g

H 0.00 6.37 19.60 37.08 61.80 85.18 99.45 80.80 35.88 %

Nhận xét:

Dựa vào hình 4.1 dưới đây, có thể thấy được BS75 có hiệu suất và năng suất hấp

phụ vượt trội hơn hẳn các mẫu khác. Hiệu suất và năng suất hấp phụ tăng dần đều từ

BS00 đến BS75; sau đó giảm dần đều đến BS80 và giảm đột ngột đến BS100. Do vậy,

tỉ lệ phối trộn acid/bentonite tối ưu là 75%.

Những thay đổi này có thể được giải thích như sau:

Thứ nhất: Khi tăng hàm lượng acid sulfuric, nồng độ H+ trong dung dịch tăng lên

thúc đẩy quá trình biến tính Bentonite, làm cho Bentonite có khả năng hấp phụ tốt hơn.

Thứ hai: Khi hàm lượng acid sulfuric vượt mức giới hạn (tại BS 80), nồng độ H+

trong dung dịch quá cao, quá trình biến tính xảy ra mạnh mẽ, cấu trúc hầu như bị phá

vỡ hoàn toàn, làm cho một vài vị trí trên Bentonite mất khả năng hấp phụ. (Đã trình

bày ở mục 2.4.1).

xxxvii


Hình 4.7: Đồ thị năng suất hấp phụ của các loại Bentonite – sulfuric.

4.1.2. Kết quả khảo sat khối lượng chất hấp phụ tối ưu



Bảng 4.5: Kết quả khảo sát khối lượng BS75 tối ưu

STT 1 2 3 4 5 6 7 8Đơn vị đo

Mẫu A-0.5 A-1 A-3 A-3.5 A-4 A-5 A-7 A-10

qe 18.441 9.698 3.315 2.842 2.488 1.991 1.422 0.996 mg/g

H 92.21 96.98 99.45 99.48 99.52 99.53 99.56 99.58 %

Nhận xét:

Dựa vào hình 4.2 dưới đây có thể thấy rằng, khi tăng khối lượng Bentonite 0.5 lên

3 g, năng suất hấp phụ giảm mạnh, hiệu suất hấp phụ tăng dần. Nhưng khi tăng khối

lượng Bentonite từ 3 đến 10 g, hiệu suất hấp phụ chỉ tăng nhẹ từ 99.45% lên 99.58%,

năng suất hấp phụ giảm dần đều. Do vậy, chọn khối lượng Bentonite tối ưu là 3 g.

xxxviii


Hình 4.8: Đồ thị khảo sát khối lượng BS75 tối ưu


Năng suất hấp phụ giảm dần khi tăng khối lượng Bentonite từ 0.5 lên 3 g, đúng với

bản chất của công thức tính năng suất hấp phụ. Đối với hiệu suất hấp phụ, khi tăng dần

khối lượng Bentonite, quá trình hấp phụ diễn ra mạnh hơn, dần đạt tới trạng thái cân

bằng. Do vậy, dù có tăng khối lượng Bentonite lên gấp 3 lần thì hiệu suất hấp phụ cũng

không tăng đáng kể.

4.1.3. Kết quả khảo sat yếu tố pH của dung dịch Methyl cam



Chú ý: những dung dịch có giá trị pH < 4.4 khi đo độ hấp thu phải dùng bước

sóng 500 nm, còn lại dùng bước sóng 465 nm.

Nhận xét:

xxxix


Dựa vào hình 4.3 dưới đây có thể thấy rằng, hiệu suất và năng suất hấp phụ giảm

khi giá trị pH tăng, giảm nhẹ trong khoảng pH từ 5 đến 9, giảm mạnh trong khoảng từ

9 đến 13. Ngược lại, khi giá trị pH giảm xuống, hiệu suất và năng suất hấp phụ giảm

nhẹ. Do vậy, pH = 5 là giá trị pH tối ưu của dung dịch Methyl cam.

Bảng 4.6: Kết quả khảo sát pH dung dịch tối ưu.

STT 1 2 3 4 5 6Đơn vị

Mẫu B-3 B-5 B-7 B-9 B-11 B-13

pH trước hấp phụ 3.03 5.5 6.97 9.05 11.02 13

pH sau hấp phụ 2.90 5.37 6.87 8.75 10.87 12.78

qe 3.229 3.315 3.252 3.188 2.772 2.029 mg/g

H 96.855 99.451 97.567 95.641 83.162 60.884 %

Hình 4.9: Kết quả khảo sát pH môi trường.


xl


Khi tăng giá trị pH, nồng độ OH- trong dung dịch tăng dần, gốc OH- linh động

hơn gốc Methyl cam chính điều này làm cản trở quá trình hấp phụ Methyl cam của

Bentonite.

Khi giảm giá trị pH, nồng độ H+ trong dung dịch tăng dần, một phần H+ đi vào

Methyl cam, chuyển Methyl cam từ dạng vàng chuyển sang dạng đỏ, gây khó khăn cho

quá trình hấp phụ. Phần H+ còn lại tiếp tục đi vào và phá vỡ khối bát diện của

Bentonite. Làm cho kích thước của hai lỗ mao quan gần nhau tăng lên. Chúng có xu

hướng liên kết lại với nhau, tạo thành 1 lỗ mao quản lớn và làm giảm năng suất hấp

phụ (Đã trình bày ở mục 3.2.2).

xli


4.1.4. Kết quả khảo sat yếu tố thời gian hấp phụ



Bảng 4.7: Kết quả khảo sát thời gian hấp phụ tối ưu

STT 1 2 3 4 5Đơn vị

Mẫu C-5 C-15 C-30 C-60 C-90

qe 2.029 3.265 3.307 3.315 3.328 mg/g

H 60.88 97.94 99.20 99.45 99.83 %

Hình 4.10: Kết quả khảo sát thời gian hấp phụ

Nhận xét:

Dựa vào hình 4.4 có thể thấy rằng, hiệu suất hấp phụ tỉ lệ thuận với thời gian hấp

phụ. Đồ thị dốc trong đoạn từ 5 đến 30 phút, chứng tỏ việc tăng thời gian hấp phụ từ 5

lên 30 phút làm cho hiệu suất hấp phụ tăng lên đáng kể. Sau đó đồ thị thoải dần và như

nhau giữa các khoảng thời gian, chứng tỏ việc tăng thời gian hấp phụ không còn ảnh

xlii


hưởng nhiều đến hiệu suất hấp phụ. Qua đó, chọn 30 phút làm thời gian hấp phụ tối ưu

cho các khảo sát tiếp theo.


Thời gian hấp phụ càng lớn, vận tốc hấp phụ càng cao, cho đến khi vận tốc hấp

phụ bằng vận tốc giải hấp, quá trình hấp phụ đạt trạng thái cân bằng. Và như vậy, dù có

kéo dài quá trình hấp phụ thì hiệu suất hấp phụ cũng không tăng thêm nhiều. Cho nên

để tránh lãng phí thời gian, chọn 30 phút làm thời gian hấp phụ tối ưu.

4.1.5. Kết quả khảo sat yếu tố nhiêt độ hấp phụ


trình bày trong bảng 4.5.

Bảng 4.8: Kết quả khảo sát nhiệt độ hấp phụ tối ưu

STT 1 2 3Đơn vị

Mẫu D-32 D-70 D-95

qe 3.307 3.086 2.962 mg/g

H 99.20 92.58 88.86 %

Nhận xét:

Dựa vào hình 4.5 dưới đây, có thể thấy rằng, việc tăng nhiệt độ hấp phụ (từ 32 lên

90 oC) làm hiệu suất hấp phụ giảm đi rõ rệt. Nhiệt độ càng cao khả năng hấp phụ của

Bentonite càng dảm. Nhiệt độ hấp phụ tối ưu là 32oC.


Quá trình hấp phụ chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ quá trình nhiệt động học. Khi tăng

nhiệt độ, phân tử Methyl cam được nhận thêm nhiệt lượng, làm tăng tốc độ chuyển

động của nó, gây khó khăn cho quá trình hấp phụ của Bentonite. Mặt khác, nhiệt độ

cao cũng làm yếu đi lực hấp phụ giữa bentonite và Methyl cam và dẫn đến giảm năng

suất hấp phụ. Nhiệt lượng nhận được càng cao, năng suất hấp phụ càng giảm.

xliii


Hình 4.11: Kết quả khảo sát nhiệt độ hấp phụ

4.1.6. Kết quả khảo sat đường đẳng nhiêt hấp phụ


trình bày trong bảng 4.6, bảng 4.7, bảng 4.8

Khả năng hấp phụ của BS75 ở nhiệt độ 32oC được thể hiện qua bảng 4.6:

Bảng 4.9: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của BS75 ở 32oC.

STT 1 2 3 4 5 Đơn vị đo

Nồng độ 40 70 100 150 200 ppm

qe 3.307 5.784 8.227 12.321 16.392 mg/g

H 99.20 99.16 98.73 98.57 98.35 %




Nồng độ 40 70 100 150 200 ppm

xliv


qe 3.086 5.280 7.110 10.132 13.168 mg/g

H 92.58 90.52 85.32 81.06 79.01 %




Nồng độ 40 70 100 150 200 ppm

qe 2.962 5.001 6.538 9.323 12.415 mg/g

H 88.86 85.74 78.46 74.58 74.49 %

4.2. Thảo luận cơ chế hấp phụ

Từ các kết quả thu được ở bảng 4.6, bảng 4.7, bảng 4.8, các số liệu được thể hiện

lại qua các đồ thị như trong hình 4.6, hình 4.7, hình 4.8.

Hình 4.12: Mối tương quan giữa Ce và qe

Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Vận dụng đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir đã trình bày ở mục 2.4.2 thiết lập

mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. Kết quả được thể hiện qua đồ thị hình 4.7.

xlv


Trong đó: L32: đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir tại 32oC.

L70: đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir tại 70oC.

L95: đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir tại 95oC.

Hình 4.13: Đồ thị biểu diễn quá trình hấp phụ theo mô hình Langmuir

Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich

Vận dụng đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich ở mục 2.4.2, thiết lập mô hình

hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich. Kết quả được thể hiện qua đồ thị hình 4.8

Trong đó: F32: đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich tại 32oC.

F70: đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich tại 70oC.

F95: đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich tại 95oC.

xlvi


Hình 4.14: Đồ thị biểu diễn quá trình hấp phụ theo mô hình Freundlich

Tổng hợp các hệ số từ 2 đồ thị hình 4.7 và hình 4.8 thu được bảng 4.9.

Bảng 4.12: Tổng hợp hệ số hấp phụ

Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Nhiệt độ R2

32oC 0.52 23.36 0.991

70oC 0.096 13.71 0.987

95oC 0.065 12.94 0.979

Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich

Nhiệt độ n R2

32oC 1.512 7.413 0.989

70oC 1.906 1.807 0.991

95oC 1.809 1.309 0.993

Nhận xét:

- Từ bảng 4.9 có thể thấy rằng, giá trị R2 ở 2 mô hình Langmuir và Freundlich là

tương đối cao, chứng tỏ quá trình hấp phụ tuân theo cả hai mô hình Langmuir và

xlvii


Freundlich. Nhiệt độ càng cao, giá trị R2 theo Langmuir càng giảm, ngược lại càng tăng

đối với Freundlich, quá trình hấp phụ tuân theo Langmuir nhiều hơn khi ở nhiệt độ

thấp và tuân theo Freundlich nhiều hơn khi ở nhiệt độ cao.

- Cả 3 hệ số n theo Freundlich đều lớn hơn 1. Do vậy, quá trình hấp phụ tuân theo

cơ chế hóa học là chủ yếu. Nhiệt độ hấp phụ càng cao, cơ chế hấp phụ hóa học càng

chiếm ưu thế.

- Dung lượng hấp phụ tối đa qm theo Langmuir cao nhất ở 32oC là 23.36 (mg/g).

xlviii


5. Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1. Kết luận

Từ các kết quả thu được, có thể rút ra một số kết luận sau:

- Bentonite biến tính bằng acid sulfuric có khả năng hấp phụ tốt dung dịch nước

thải tổng hợp Methyl cam. Quá trình xử lí nước thải tổng hợp Methyl cam đạt hiệu suất

là 99.20%. Khối lượng chất hấp phụ tối ưu là 3g cho dung dịch nước thải 40ppm.

- Hiệu suất hấp phụ giảm mạnh ở pH cao và giảm nhẹ ở pH thấp. Giá trị pH dung

dịch nước thải tối ưu là 5.

- Thời gian hấp phụ tối ưu là 30 phút. Thời gian hấp phụ càng lớn, hiệu suất hấp

phụ càng tăng. Trái lại với thời gian, nhiệt độ hấp phụ càng lớn, hiệu suất hấp phụ càng

giảm và giá trị tối ưu là 32oC.

- Quá trình hấp phụ tuân theo cả hai mô hình Langmuir và Freundlich, n lớn hơn

1 nên cơ chế hấp phụ chủ yếu là hóa học. Nhiệt độ hấp phụ càng cao, cơ chế hấp phụ

hóa học càng chiếm ưu thế.

5.2. Kiến nghị

Do điều kiện về thời gian làm tiểu luận không nhiều cũng như những quy định về

giới hạn của tiểu luận nên chưa thể khảo sát hết các mục tiêu đặt ra. Do vậy tiểu luận

đưa ra một số kiến nghị cho những nghiên cứu tiếp theo như sau:

- Cần tiến hành khảo sát trên nước thải thực tế để đánh khả năng hấp phụ màu của

Bentonite.

- Tốc độ lắng của Bentonite sau hấp phụ thấp, thời gian lắng cao. Cần có nghiên

cứu nhằm tăng tốc độ lắng của Bentonite sau hấp phụ.

xlix


TÀI LIÊU THAM KHẢO

Tài liêu tiếng Viêt

1. Đinh Trần Kim Ngân, (2011). Nghiên cứu khả năng hấp phụ Pb2+ của bã trà tự

nhiên trong việc xử lý nước, Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM.

2. Huỳnh Thị Ngọc Trinh, (2012). Nghiên cứu cấu trúc và tính hấp phụ Amonium

trong nước của than Trà Bắc, Tạp chí Khoa Học Công Nghệ, số 6, trang 2-6.

3. Lâm Vĩnh Sơn. Bài giảng quá trình hấp phụ.

4. Lê Tự Hải, (2008). Nghiên cứu khả năng hấp phụ mangan trong dung dịch nước

trên Bentonit Bình Thuận, Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số

3, trang 5-11, 17-19.

5. Vũ Thị Hoài, (2010). Nghiên cứu ảnh hưởng của sét hữu cơ đến một số tính chất

của epoxy, Luận văn thạc sĩ khoa học, trang 3-7.

Tài liêu tiếng Anh

1. B. Subramanyam, (2009). Linearized and non-linearized isotherm models

comparative study on adsorption of aqueous phenol solution in soil, Int. J.

Environ. Sci. Tech, 6, p.633-640.

2. Dada, (2012). Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin–Radushkevich

Isotherms Studies of Equilibrium Sorption of Zn2+ UntoPhosphoric Acid

Modified Rice Husk, IOSR Journal of Applied Chemistry, p.38-45.

3. Gulgun Yilmaz, (2011). The effects of temperature on the characteristics of

kaolinite and bentonite, Scientific Research and Essays Vol. 6(9), p.1928-1939.

4. K.Y. Foo, (2010). Insights into the modeling of adsorption isotherm systems,

Chemical Engineering Journal 156, p.2-10.

l


5. M. I.Mohammed, (2011). Activation of Iraqi Bentonite Powder with H2SO4 and

its Application in Oils Bleaching, Department of Chemical Engineering,

University of technology, Baghdad, Iraq.

6. M. M. Kashani Motlagh, (2011). Effect of acid activation on structural and

bleaching properties of a Bentonit, Iranian Journal of Materials Science &

Engineering Vol. 8, Number 4, p.50-56.

7. M.Onal, (2006). Physicochemical properties of Bentonite: an overview,

Commun. Fac. Sci. Univ. Ank. Series B-V.52, p.7-21.

8. Oualid Hamdaoui, (2007). Modeling of adsorption isotherms of phenol and

chlorophenols onto granular activated carbon Part I. Two-parameter models and

equations allowin determination of thermodynamic parameters, Journal of

Hazardous Materials 147, p.381–394.

9. R.J.Trauger, (1994). The structure, properties, and anylysis of Bentonite in

geosynthetic clay liners, Collid Environmental Technologies Company, p.3-16.

10. T¨ulay ALEMDARO GLU, (2003). Investigation of the Surface Acidity of a

Bentonite Modied by Acid Activation and Thermal Treatment, Turk J Chem 27,

p.675-681.

li


PHỤ LỤC

Hình 1: Bentonite trước biến tính Hình 2: Bentonite sau biến tính

Hình 3: Quá trình hấp phụ Hình 4: Bentonite sau hấp phụ

Hình 5: Khảo sát khối lượng hấp phụ tối ưu

lii

bentonite

Documents