Bài tập trắc nghiệm amin có đáp án violet năm 2024

1. NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG -------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu xử lý Rhodamine B bằng vật liệu hấp phụ Sepiolite Người thực hiện : NGUYỄN THỊ KIM SA Lớp : MTD Khóa : 57 Ngành : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Giáo viên hướng dẫn :ThS. HÁN THỊ PHƯƠNG NGA Hà Nội - 2016
2.
3. NGHIỆP VIỆT NAM KHOA MÔI TRƯỜNG -------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu xử lý Rhodamine B bằng vật liệu hấp phụ Sepiolite Người thực hiện : NGUYỄN THỊ KIM SA Lớp : MTD Khóa : 57 Ngành : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Giáo viên hướng dẫn :ThS. HÁN THỊ PHƯƠNG NGA Địa điểm thực tập : Bộ môn Hóa học- Khoa Môi trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam Hà Nội - 2016
4.
5. xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.Số liệu và kết quả lưu trong khóa luận là hoàn toàn trung thực và chưa từng được sử dụng trong bất cứ khóa luận nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 4 tháng 5 năm 2016 Sinh viên i
6. hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi còn nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của tổ chức, cá nhân trong và ngoài trường. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến ThS. Hán Thị Phương Nga giảng viên khoa Môi trường trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam, cô đã tận tình và dìu dắt hướng dẫn chuyên môn cho tôi trong thời gian thực tập tốt nghiệp và hoàn chỉnh luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Môi trường đã tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tôi học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp. Đặc biệt tôi xin bày tỏ tình cảm sâu sắc đến gia đình và những người thân trong gia đình đã luôn quan tâm, lo lắng và tạo điều kiện tốt nhất cho con trong quá trình học tập, để con hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè của tôi vì sự cộng tác và giúp đỡ trong quá trình trong thời gian học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng bản luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế.Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự quan tâm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để bản luận văn này được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 4 tháng 5 năm 2016. Sinh viên ii
7. ĐOAN........................................................................................i LỜI CẢM ƠN.............................................................................................ii MỤC LỤC.................................................................................................iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................vi DANH MỤC BẢNG.................................................................................vii DANH MỤC HÌNH.................................................................................viii MỞ ĐẦU.....................................................................................................1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài...................................................................1 1.2. Mục đích nghiên cứu........................................................................2 CHƯƠNG 1................................................................................................3 TỔNG QUAN TÀI LIỆU...........................................................................3 1.1.Tổng quan về thuốc nhuộm...............................................................3 1.1.1. Khái niệm thuốc nhuộm............................................................3 1.1.2.Cách gọi tên thuốc nhuộm..........................................................3 1.1.3.Cấu tạo chung tạo nên màu sắc thuốc nhuộm............................3 1.1.4.Phân loại thuốc nhuộm...............................................................4 1.2. Tổng quanvềRhodamine B...............................................................6 1.2.1.Một vài nét về Rhodamine.........................................................6 1.2.2. Rhodamine B.............................................................................6 1.2.2.2. Tính chất sinh học và ảnh hưởng của thuốc nhuộmRhodamine B......................................................................................9 1.2.2.3.Ứng Dụng Và Tình Hình Sử Dụng.........................................9 1.3. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ...............................................11 1.3.1. Các khái niệm..........................................................................11 1.3.1.1. Hấp phụ vật lý......................................................................12 1.3.1.2. Hấp phụ hóa học...................................................................13 1.3.2.Hấp phụ trong môi trường nước...............................................13 1.3.3.Động học hấp phụ....................................................................14 1.3.4. Cân bằng hấp phụ....................................................................15 1.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ..........................17 1.3.6. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt.............................................17 iii
8. về một số vật liệu hấp phụ(VLHP)...............................21 1.4.1. Đặc tính và yêu cầu chung của vật liệu...................................21 1.4.2.Than hoạt tính..........................................................................22 1.4.3. Silicagel...................................................................................23 1.5. Vật liệu hấp phụ Sepiolite..............................................................23 1.5.1. Đặc điểm cấu tạo.....................................................................23 1.5.2. Tính chất của Sepiolite............................................................27 1.5.3. Ứng dụng của Sepiolite...........................................................28 CHƯƠNG 2..............................................................................................29 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.........29 2.1. Đối tượng nghiên cứu.....................................................................29 2.2. Phạm vi nghiên cứu........................................................................30 2.3. Nội dung nghiên cứu......................................................................30 2.3.1. Khảo sát khả năng hấp phụ Rhodamine B của Sepiolite........30 2.3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Rhodamine B của Sepiolite.........................................................................30 2.4. Phương pháp nghiên cứu................................................................30 2.4.1.Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp......................................30 2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp.......................................31 2.4.3.Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.....................................31 2.4.4.Phương pháp phân tích trắc quang...........................................31 2.4.5. Phương pháp phân tích............................................................33 2.4.6.Phương pháp xử lý số liệu........................................................33 CHƯƠNG 3..............................................................................................34 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................................34 3.1. Khảo sát khả năng hấp phụ Rhodamine B của Sepiolite...............34 3.2. Khảosát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Rhodamine B của Sepiolite....................................................................................................35 3.2.1. Ảnh hưởng của khối lượng Sepiolite......................................35 3.5.2. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ...........................................37 3.5.3. Ảnh hưởng của nồng độ Rhodamine B ban đầu.....................39 iv
9. năng xử lý màu và COD của Sepiolite với than hoạt tính.......................................................................................................42 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................44 4.1. Kết luận..........................................................................................44 4.2. Kiến nghị........................................................................................44 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................45 PHỤ LỤC..................................................................................................48 v
10. VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ COD Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học) RhB Rhodamine B VLHP Vật liệu hấp phụ vi
11. 1.1: Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng.........17 Bảng 3.1: Các thông số hấp phụ Rhodamine B của Sepiolite...34 Bảng 3.2: Ảnh hưởng của khối lượng Sepiolite đến hiệu suất hấp phụ................................................................................................36 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ......38 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của nồng độ Rhodamine B ban đầu đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ của Sepiolite...................................39 Bảng 3.5: Các thông số hấp phụ của Sepiolite và than hoạt tính .............................................................................................................42 Bảng 3.6: So sánh khả năng xử ý của Sepiolite và than hoạt tính .............................................................................................................43 vii
12. 1.1: Công thức cấu tạo Rhodamine B............................7 Hình 1.2: Tinh thể Rhodamine B............................................7 Hình 1.3: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir...................19 Hình 1.4: Đồ thị sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf.....................19 Hình 1.5: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich..................21 Hình 1.6: Sự phụ thuộc lgq vào lgCcb..................................21 Hình 1.7: Trạng thái tự nhiên của Sepiolite..........................23 Hình 1.8: Kết quả BET của vật liệu Sepiolite.......................24 Hình 1.9: Cấu trúc của sepiolite............................................25 Hình 1.10: Hình ảnh không gian ba chiều của Sepiolite.......25 Hình 1.11: Hình ảnh SEM của Sepiolite...............................26 Hình 1.12: Cấu trúc sơ đồ mạch của Sepiolite......................26 Hình 2.1: Đường chuẩn xác định nồng độ Rhodamine B.....32 Hình 3.1: Kết quả hấp phụ Rhodamine B với khối lượng Sepiolite khác nhau sau 5 giờ..........................................................35 Hình 3.2: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ vào khối lượng Sepiolite...........................................................................................36 Hình 3.3: Kết quả hấp phụ chất màu RhB của Sepiolite sau 5 giờ đạt cân bằng hấp phụ.................................................................38 Hình 3.4: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ của Sepiolite.......38 vào thời gian hấp phụ............................................................38 Hình 3.5: Sự phụ thuộc hiệu suất hấp phụ của Sepiolite vào nồng độ Rhodamine B ban đầu.......................................................40 Hình 3.6: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đối với Rhodamine B...................................................................................40 Hình 3.7: Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với Rhodamine B...................................................................................41 Hình 3.8: Sự phụ thuộc tải trọng hấp phụ sepiolite vào nồng độ Rhodamine B ban đầu................................................................42 Hình 3.9: Hiệu quả xử lý màu và COD của Sepiolite và than hoạt tính...........................................................................................43 viii
13. cấp thiết của đề tài Hiện nay, phát triển kinh tế gắn với bảo vệ môi trường là chủ đề tập trung sự quan tâmcủa nhiều nước trên thế giới. Một trong những vấn đề đặt ra cho các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam là cải thiện môi trường ô nhiễm đặc biệt là môi trường nước từ các chất độc hại do nền công nghiệp tạo ra. Điển hình như các ngành công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, y dược, luyện kim, xi mạ, giấy…Ở Việt Nam đang tồn tại một thực trạng đó là nước thải ở hầu hết các cơ sở sản xuất chỉ được xử lý sơ bộ thậm chí thải trực tiếp ra môi trường. Hậu quả là môi trường nước kể cả nước mặt và nước ngầm ở nhiều khu vực đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Điều dễ nhận thấy nhất về biểu hiện của ô nhiễm nước mà con người có thể quan sát được bằng mắt khi nước thải ra môi trường chính là màu của nước thải. Các ngành công nghiệp dệt nhuộm, giấy, chất dẻo, da, thực phẩm, mỹ phẩm…thường sử dụng các phẩm màu trong quá trình sản xuất để tạo ra các sản phẩm đáp ứng nhu cầu con người. Do vậy, nước thải công nghiệp từ các xí nghiệp nhà máy này thường chứa ít nhiều các hóa chất phẩm màu nhuộm gây ra màu và ô nhiễm cho nước. Phẩm nhuộm có tính tan cao, nước thải chứa phẩm nhuộm thường có cường độ màu lớn, nhiều màu sắc khác nhau. Do đó, khi được thải ra môi trường nước là tác nhân gây ô nhiễm các nguồn nước và hậu quả tổn hại đến con người và các sinh vật sống, ảnh hưởng xấu đến mỹ quan môi trường. Hơn nữa, thuốc nhuộm trong nước thải rất khó loại bỏ vì chúng ổn định với ánh sáng, nhiệt và tác nhân gây oxi hóa. Có nhiều loại phẩm nhuộm có độc tính cao nhưng vẫn được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp như dệt nhuộm, công nghệ thực phẩm… Một trong số đó là chất Rhodamine B, nó được sử dụng rộng rãi để tạo màu và nhuộm màu trong công nghiệp sợi, nhuộm màu trong phòng thí nghiệm để xét nghiệm tế bào, được sử dụng trong sinh học như là một thuốc nhuộm huỳnh quang…và đặc biệt là trong thực phẩm. 1
14. nhà khoa học đã và đang nghiên cứu quá trình xử lý phẩm màu trong nước và kết quả thu được còn khá khiêm tốn. Đã có nhiều phương pháp được sử dụng để xử lý ô nhiễm nước, mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng, trong đó hấp phụ là một trong những phương pháp hóa lý phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay để khử màu nhuộm bởi một số ưu điểm của phương pháp này mang lại. Do có khả năng loại bỏ được những chất ô nhiễm có độc tính cao, có màu, mùi khó chịu mà các phương pháp khác không xử lý hoặc xử lý không triệt để. Tìm ra một vật liệu hấp phụ mới cũng là xu hướng được các nhà nghiên cứu quan tâm. Đã có nhiều loại chất hấp phụ khác nhau được biết đến trong ứng dụng này như than hoạt tính, zeolit, tro than, chitin và chitosan… Sepiolite là một khoáng sét có nhiều ứng dụng trong công nghiệp trên thế giới do những ưu điểm nổi bật như trọng lượng riêng thấp, khả năng hấp phụ cao, thành phần hóa học và độ dẫn nhiệt thấp. Sepiolite được tạo thành từ hỗn hợp của MgO-Al2O3-SiO2-H2O. Với diện tích bề mặt lớn, độ xốp cao, cấu trúc riêng biệt nên được ứng dụng trong lĩnh vực hấp phụ và xúc tác. Trên cơ sở đó,tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:“Nghiên cứu xử lý Rhodamine B bằng vật liệu hấp phụ Sepiolite”. 1.2. Mục đích nghiên cứu Khảo sát khả năng hấp phụ Sepiolite đối với Rhodamine B trong môi trường nước. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của Sepiolite đối với Rhodamine B trong môi trường nước. 2
15. TÀI LIỆU 1.1.Tổng quan về thuốc nhuộm 1.1.1. Khái niệm thuốc nhuộm Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu (có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc cũng như chủng loại, hấp thụ mạnh một phần nhất định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt trong những điều kiện quy định (tính gắn màu). 1.1.2.Cách gọi tên thuốc nhuộm Gồm 3 phần: Phần thứ nhất: Viết cả chữ chỉ tên phân lớp kĩ thuật của thuốc nhuộm. Phần thứ hai: Viết cả chữ, thường là các tính từ chỉ màu sắc của thuốc nhuộm. Phần thứ ba: Được viết bằng chữ và chữ số chỉ sắc thái và cường độ của thuốc nhuộm. Để chỉ cường độ màu người ta dùng 2 chữ cái đi liền với nhau như BB, RR...hoặc thêm vào các chữ số như: 2R, 6B,4G…(Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh, 1995). 1.1.3.Cấu tạo chung tạo nên màu sắc thuốc nhuộm Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay con người hầu như chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân hủy. Màu sắc của thuốc nhuộm có được là do cấu trúc hóa học: một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Theo quan điểm của Butlervo và Alektsev năm 1876 O.Witt thì hợp chất hữu cơ mang màu là do phân tử của chúng có chứa những nhóm mang màu, đó là những nhóm nguyên tử chưa bão hòa hóa trị. Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ điện tử π không cố định. Những nhóm mang màu quan trọng là: >C=C< nhóm etylen >C=N ̶ nhóm azo metyl ̶ N=N ̶ nhóm azo 3
16. N=O nhóm nitrozo =C=O nhóm cacbonyl Ngoài những nhóm mang màu thì nhóm trợ màu giúp cho màu sắc sâu hơn. Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử như: ̶NH2 ,̶COOH, ̶ SO3H , ̶ OH… đóng vai trò tăng cường màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển năng lượng của hệ điện tử(Đặng Trần Phòng, Trần Hiếu Nhuệ, 2005). 1.1.4.Phân loại thuốc nhuộm Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hoá học, màu sắc, phạm vi sử dụng. Có hai cách phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất: -Phân loại theo cấu trúc hoá học là phân loại dựa theo cấu trúc của nhóm mang màu gồm có: thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm antraquinon, thuốc nhuộm triarylmetan, thuốc nhuộm phtaloxiamin (Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh, 1995). -Phân loại theo đặc tính áp dụng là cách phân loại thuốc nhuộm thương mại đã được thống nhất trên toàn cầu. Theo đặc tính áp dụng người ta quan tâm nhiều nhất đến thuốc nhuộm sử dụng cho tơ sợi xenlulo, đó là các loại thuốc nhuộm gồm có: thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm lưu hoá, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm bazơ cation, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính (Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh, 1995; Đặng Xuân Việt, 2007). Ở đây, tôi chỉ đề cập đến một số loại thuốc nhuộm nhằm làm sáng tỏ hơn về loại thuốc nhuộm sử dụng trong phần thực nghiệm của đề tài. Thuốc nhuộm azo: Nhóm mang màu là nhóm azo (–N=N –) phân tử thuốc nhuộm có một nhóm azo(monoazo) hay nhiều nhóm azo (điazo, triazo, polyazo). Nếu nhóm trợ màu mang tính bazơ có các nhóm đẩy electron mạnh như –NH2, –NR2… gọi là thuốc nhuộm azo-bazơ. Nếu nhóm trợ màu có tính axit do các nhóm thế –OH, –COOH, –SO3H gọi là thuốc nhuộm azo-axit. Đây là họ thuốc nhuộm quan trọng nhất và có số lượng lớn nhất chiếm khoảng 60 – 70% số 4
17. nhuộm tổng hợp.Phần lớn thuốc nhuộm được sử dụng là thuốc nhuộm azo. Đây là phẩm nhuộm có màu sắc tươi sáng do sự hiện diện của một hoặc một vài nhóm azo(–N=N–) tạo hệ liên hợp với cấu trúc nhân thơm. Ưu điểm của thuốc nhuộm azo là sử dụng đơn giản và giá rẻ. Tuy nhiên hiện nay phẩm nhuộm azo bị cấm sử dụng ở hầu hết các nước trên thế giới vì khả năng gây ung thư mạnh(Đỗ Thị Thúy Vân, 2010). Thuốc nhuộm trực tiếp: Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tựbắt màu là những hợp chất màu hoà tan trong nước, có khả năng bắt màu vào một số vật liệu như các sợi xenlulo, giấy, tơ tằm và sợi polyamit một các trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm. Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp có nhóm azo (92%), một số ít là dẫn xuất dioazin và flatoxianim, tất cả được sản xuất dưới dạng muối natri của axit sunforic hoặc cacbonyl hữu cơ, một vài trường hợp được sản xuất dưới dạng muối amoni và kali nên được viết dưới dạng tổng quát là: Ar–SO3–Na (Ar: gốc hữu cơ mang màu thuốc nhuộm) Khi hoà tan vào nước thuốc nhuộm phân ly như sau: Ar–SO3–Na → Ar-SO3 - + Na+ Ar–SO3 - : là ion mang màu có điện tích âm. Thuốc nhuộm trực tiếp chỉ có hiệu suất bắt màu cao 90% khi nhuộm màu nhạt ở nồng độ thấp, còn đối với những màu đậm, lượng thuốc nhuộm bị thải ra tương đối lớn. Do có khả năng tự bắt màu, đơn giản trong sử dụng và rẻ tiền nên thuốc nhuộm trực tiếp được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như ngành dệt vải, sợi bông, hàng dệt kim từ bông, một số sản phẩm dệt từ polyamit trong ngành thuộc da cũng sử dụng thuốc nhuộm trực tiếp nhất là màu nâu, đen và một số màu xanh. Gần đây phát hiện thấy một trong những nguyên nhân gây ung thư là do amin thơm thoát ra từ các thuốc nhuộm có chứa gốc azo, nên các nước EU đã cấm không sử dụng loại thuốc nhuộm này, vì vậy phạm vi sử dụng loại thuốc nhuộm này thu hẹp dần. 5
18. Là muối của axit mạnh và bazơ mạnh chúng tan trong nước phân ly thành ion: Ar–SO3–Na → Ar–SO3 - + Na+ Ar–SO3 - : là ion mang màu có điện tích âm. Ar–SO3 - tạo liên kết ion với tâm tích điện dương của vật liệu. Thuốc nhuộm axit có khả năng tự nhuộm màu tơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit) trong môi trường axit. Xét về cấu tạo hoá học có 79% thuốc nhuộm axit azo, 10% là antraquion, 5% là triarylmetan và 6% là lớp hoá học khác. Thuốc nhuộm bazơ cation:Các thuốc nhuộm bazơ dễ nhuộm tơ tằm, bông cầm màu bằng tananh. Là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ chúng dễ tan trong nước cho cation mang màu. Trong các màu thuốc nhuộm bazơ, các lớp hoá học được phân bố: azo (43%), metin (17%), tryazylmetan (11%), arycydin (7%), antriquinon (5%) và các loại khác. 1.2. Tổng quanvềRhodamine B 1.2.1.Một vài nét về Rhodamine Rhodamine là một trong những thuốc nhuộm, được sử dụng chủ yếu để nhuộm len, lụa và làm laser công suất màu. Ngoài ra, Rhodamine còn được dùng để nhuộm tế bào trong công nghệ sinh học. Nhìn chung, các thuốc nhuộm Rhodamine khá độc, tan nhiều trong nước, methanol, ethanol. Các thuốc nhuộm Rhodamine có màu sắc tươi sáng, hấp dẫn nên người ta còn dùng để nhuộm màu thực phẩm, nhuộm vải sợi… điều này không đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Họ Rhodamine có rất nhiều chất: Rhodamine 123 Tetramethyl Rhodamine Rhodamine Red NHS_Rhodamine Rhodamine B… Rhodamine 6G. 1.2.2. Rhodamine B 6
19. cấu tạo và tính chất hóa lý của Rhodamine B Rhodamine là một hợp chất hóa học, là một thành phần của phẩm màu công nghiệp. Công thức phân tử: C28H31N2O3Cl. Khối lượng phân tử: 479,02 g/mol (Rhodamine B, 1996). Công thức cấu tạo của Rhodamine B. Hình 1.1: Công thức cấu tạo Rhodamine B (Nguồn: UV- Việt Nam) [9-(2-carboxyphenyl)-6-diethylamino-3-xanthenylidene]-diethylammonium chloride. Tính chất hóa lý của Rhodamine B: - Rhodamine B là những tinh thể màu tối, có ánh xanh, ở dạng bột có màu tím đỏ. Hình 1.2: Tinh thể Rhodamine B 7
20. nóng chảy: 210 0 C, 483 K, 410 0 F; nhiệt độ nóng chảy khoảng 2100 C đến 2110 C. - Rhodamine B là một thuốc nhuộm lưỡng tính, độc hại tan tốt trong methanol, ethanol, nước (khoảng 50 g/l). Độ tan trong 100 gam dung môi: +Dung môi H2O: 0,78g (200 C). + Dung môi ethanol: 1,47g(Rhodamine B, 1996). Dung dịch Rhodamine B trong H2O và trong ethanol có màu đỏ, ánh xanh, phát quang mạnh, đặc biệt trong các dung dịch loãng.Dung dịch Rhodamine B/Ethanol loãng, phát quang trong vùng bước sóng 550nm đến 650nm.Rhodamine Bkhi tan trong nước có màu hồng và hấp thụ mạnh ở 2 bước sóng 517nm và 552 nm. - pH từ 1,5 – 2,5. 8
21. sinh học và ảnh hưởng của thuốc nhuộmRhodamine B Rhodamine B gây độc cấp và mãn tính.Qua tiếp xúc gây dị ứng hoặc làm mẩn ngứa da, mắt…Qua đường hô hấp gây ho, ngứa cổ, khó thở, đau ngực.Qua đường tiêu hóa gây nôn mửa, có hại cho gan và thận. Nếu tích tụ dần trong cơ thể gây nhiều tác hại đối với gan, thận, hệ sinh sản, hệ thần kinh cũng như có thể gây ung thư(Noureddine Barka and CS, 2008). Thực nghiệm trên chuột cho thấy Rhodamine B gây ung thư với liều lượng 89,5 mg/kg qua đường ống hoặc tiêm vào tĩnh mạch (Wirasto, Skrisi, 2008). Khi Rhodamine B đi vào cơ thể có thể chuyển hóa thành amin thơm tương ứng có phần độc hại hơn loại thường, gây ung thư và phát triển khối u dạ dày. Tại đây Rhodamine B và các dẫn xuất của nó tác động mạnh mẽ đến quá trính sinh hóa của tế bào ung thư gan vì gan là cơ quan đầu tiên lọc chất này. Một số thực nghiệm cho thấy Rhodamine B tác động phá vỡ cấu trúc AND và nhiễm sắc thể khi đưa vào nuôi cấy tế bào (Petr Botek, Jan Poustka, 2007). 1.2.2.3.Ứng Dụng Và Tình Hình Sử Dụng Rhodamine B đang được thử nghiệm để sử dụng như một bio market (chỉ thị sinh học) trong vacxin bệnh dại cho động vật hoang dã như gấu trúc, để xác định động vật hoang dã đã có thuốc phòng ngừa bằng cách cho Rhodamine B vào râu và răng của động vật(Slate Dennis, Algeo Timothy P, Nelson Kathleen M, Chipman Richard B, Donovan Dennis, Blanton Jesse D, Niezgoda Michael, Rupprecht Charles E, 2009). Rhodamine B thường được sử dụng như một thuốc nhuộm tracer trong nước để xác định tốc độ và hướng của dòng chảy vận chuyển.Được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghệ sinh học như kính hiển vi huỳnh quang, đếm tế bào dòng chảy, quang phổ huỳnh quang (R.W. Mason and L.D.Ed wards, 1989). Rhodamine B đang được thử nghiệm để sử dụng như một bio market (chỉ thị sinh học) trong vacxin bệnh dại cho động vật hoang dã như gấu trúc, để xác định động vật hoang dã đã có thuốc phòng ngừa bằng cách cho Rhodamine B 9
22. răng của động vật(Slate Dennis, Algeo Timothy P, Nelson Kathleen M, Chipman Richard B, Donovan Dennis, Blanton Jesse D, Niezgoda Michael, Rupprecht Charles E, 2009). Nó cũng được trộn vào thuốc diệt cỏ. Ngoài ra Rhodamine B còn được sử dụng để tạo màu và nhuộm màu trong công nghiệp sợi, nhuộm màu trong phòng thí nghiệm để xét nghiệm tế bào do tính bền màu. Rhodamine B được sử dụng trong sinh học như là một thuốc nhuộm huỳnh quang.Tận dụng đặc tính phát quang của Rhodamine B, người ta dùng chúng để giúp kiểm soát lượng thuốc bảo vệ thực vật phun lên cây ớt, cây lấy dầu (Việt Báo, 2007).Rhodamin B (BV10) được trộn với Quinacridone Magenta (PR122) tạo ra màu nước màu hồng tươi (Mangenta, 2015). Tại Jakarta, kết quả phân tích hóa lý cho thấy việc sử dụng phẩm màu tổng hợp trong đồ ăn nhẹ và thức uống chứng minh Rhodamine B là phẩm màu được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm. Thông tin này dựa trên những nghiên cứu chứng minh trong 20 đồ ăn nhẹ, 10 loại thức uống và 8 thương hiệu của chất màu đều có chứa Rhodamine B (Wirasto, Skrisi, 2008).Tại các trường tiểu học bang Bangdung, Indonesia có các nghiên cứu chỉ ra trong các đồ uống có chứa phẩm màu công nghiệp, đặc biệt Rhodamine B với hàm lượng từ 7,841 – 3226,55 ppm (Wirasto, Skrisi, 2008). Tại Việt Nam, kết quả kiểm tra của Viện Kiểm nghiệm thực phẩm Quốc gia năm 2012 có trên 50% mẫu hạt dưa, ớt bột từ các tỉnh gửi về chứa phẩm màu công nghiệp dương tính với Rhodamine B (Thúy Nga, 2012). Theo Ủy ban an toàn thực phẩm châu Âu, nhiều thuốc nhuộm màu thuộc nhóm azo có khả năng gây ung thư. Năm 2005, Ủy ban châu Âu đã quy định rất rõ các chất nhuộm màu nhóm azo không được dùng trong mĩ phẩm, thực phẩm (Noureddine Barka and CS, 2008; Brian stuant and M.Walker, 2006). 10
23. khác của Rhodamine B R.60, Tetraethyl rhodamine; D & C Red No.19 ; Rhodamine B chloride; C.I. Basic Violet 10; C.I. 45170. 1.3. Giới thiệu về phương pháp hấp phụ Đã có nhiều phương pháp được sử dụng để xử lý ô nhiễm nước: phương pháp cơ học, phương pháp xử lý sinh học, phương pháp hóa lý, phương pháp hấp phụ và phương pháp hóa học. Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng, trong đó hấp phụ là một trong những phương pháp hóa lý phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay để khửmàu nhuộm bởi một số ưu điểm của phương pháp này mang lại. Do có khả năng loại bỏ được những chất ô nhiễm có độc tính cao, có màu, có mùi khó chịu mà các phương pháp khác không xửlý hoặc xử lý không triệt để. Hơn nữa, phương pháp hấp phụ còn có ưu điểm là quy trình xử lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp, chi phí xử lý thấp, vật liệu hấp phụ có thể chế tạo từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên và các phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp sẵn có và dễ kiếm và quá trình xử lý không đưa thêm vào môi trường những tác nhân độc hại(Lê Văn Cát, 1999; Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). 1.3.1. Các khái niệm Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí-rắn, lỏng- rắn, khí- lỏng, lỏng-lỏng). Trong đó: Chất hấp phụ: là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử của pha khác nằm tiếp xúc với nó. Chất hấp phụ có bề mặt riêng càng lớn thì khả năng hấp phụ càng mạnh. Bề mặt riêng là diện tích bề mặt đơn phân tử tính đối với 1 gam chất hấp phụ. Chất bị hấp phụ: là chất bị hút khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề mặt chất hấp phụ. Pha mang: hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ(Lê Văn Cát, 1999; Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). 11
24. như nhau, tốc độ của quá trình thuận nghịch tương ứng tỷ lệ với nồng độ chất bẩn trong dung dịch và trên bề mặt chất hấp phụ. Khi nồng độ chất bẩn trong dung dịch ở giá trị cao nhất thì tốc độ hấp phụ cũng lớn nhất. Khi nồng độ chất hấp phụ trên bề mặt tăng lên thì số phân tử (đã bị hấp phụ) sẽ di chuyển trở lại dung dịch cũng ngày càng nhiều hơn(Trần Văn Nhân, Ngô Thị Ngọc, 2002). Hấp phụ là một quá trình tỏa nhiệt.Ngược với sự hấp phụ là quá trình đi ra khỏi bề mặt chất hấp phụ của các phần tử bị hấp phụ gọi là quá trình giải hấp.Bản chất của hiện tượng hấp phụ là sự tương tác giữa các phân tử chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Tuỳ theo bản chất của lực tương tác mà người ta phân biệt hai loại hấp phụ là hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học (Lê Văn Cát, 1999; Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). 1.3.1.1. Hấp phụ vật lý Định nghĩa: Hấp phụ vật lý là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực Vander Walls giữa phân tử chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ (bao gồm cả ba loại lực: cảm ứng, định hướng, khuếch tán), liên kết này yếu dễ bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ vật lý có tính thuận nghịch cao. Đặc điểm: Phân tử bị hấp phụ không chỉ tương tác với một nguyên tử mà với nhiều nguyên tử trên bề mặt. Do vậy, phân tử hấp phụ có thể hình thành một hoặc nhiều lớp phân tử trên bề mặt chất hấp phụ. Hấp phụ vật lý không có tính chọn lọc. Quá trình hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch tức là có cân bằng động giữa chất hấp phụ và bị hấp phụ. Nhiệt lượng tỏa ra khi hấp phụ vật lý khoảng 2÷6 kcal/mol. Sự hấp phụ vật lý ít phụ thuộc vào bản chất hóa học của bề mặt, không có sự biến đổi cấu trúc của các phân tử chất hấp phụ và bị hấp phụ (Lê Văn Cát, 1999; Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). 12
25. hóa học Định nghĩa: Hấp phụ hóa học được gây ra bởi các liên kết hóa học (liên kết cộng hóa trị, lực ion, lực liên kết phối trí…). Trong hấp phụ hóa học có sự trao đổi electron giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.Cấu trúc electron phân tử các chất tham gia quá trình hấp phụ có sự biến đổi rất lớn dẫn đến hình thành liên kết hóa học.Nhiệt lượng tỏa ra khi hấp phụ hóa học thường lớn hơn 22 kcal/mol. Đặc điểm: Chất bị hấp phụ chỉ hình thành một lớp đơn phân tử hấp phụ, giữa chúng hình thành hợp chất bề mặt. Hấp phụ hóa học đòi hỏi phải có ái lực hóa học giữa bề mặt chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, do đó mang tính đặc thù rõ rệt.Đây không phải là một quá trình thuận nghịch. Trong thực tế sự phân biệt giữa hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý chỉ là tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt.Trong nhiều quá trình hấp phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.Ở vùng nhiệt độ thấp thường xảy ra hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm, khả năng hấp phụ hóa học tăng lên (Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). 1.3.2.Hấp phụ trong môi trường nước Trong nước, tương tác giữa một chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phức tạp hơn rất nhiều vì trong hệ có ít nhất ba thành phần gây tương tác: nước, chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Do sự có mặt của dung môi nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp phụ. Cặp nào có tương tác mạnh thì hấp phụ xảy ra cho cặp đó. Tính chọn lọc của cặp tương tác phụ thuộc vào các yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc kị nước của chất hấp phụ, mức độ kị nước của các chất bị hấp phụ trong môi trường nước. So với hấp phụ trong pha khí, sự hấp phụ trong môi trường nước thường có tốc độ chậm hơn nhiều.Đó là do tương tác giữa chất bị hấp phụ với dung môi 13
26. bề mặt chất hấp phụ làm cho quá trình khuếch tán của các phân tử chất tan chậm. Sự hấp phụ trong môi trường nước chịu ảnh hưởng nhiều bởi pH của môi trường. Sự thay đổi pH không chỉ dẫn đến sự thay đổi về bản chất chất bị hấp phụ (các chất có tính axit yếu, bazơ yếu hay trung tính phân li khác nhau ở các giá trị pH khác nhau) mà còn làm ảnh hưởng đến các nhóm chức trên bề mặt chất hấp phụ(Lê Văn Cát, 2002; Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga, 2005; Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). Đặc tính của chất hữu cơ trong môi trường nước: Trong môi trường nước, các chất hữu cơ có độ tan khác nhau. Khả năng hấp phụ trên VLHP đối với các chất hữu cơ có độ tan cao sẽ yếu hơn với các chất hữu cơ có độ tan thấp hơn. Như vậy, từ độ tan của chất hữu cơ trong nước có thể dự đoán khả năng hấp phụ chúng trên VLHP. Phần lớn các chất hữu cơ tồn tại trong nước dạng phân tử trung hoà, ít bị phân cực. Do đó quá trình hấp phụ trên VLHP đối với chất hữu cơ chủ yếu theo cơ chế hấp phụ vật lý. Khả năng hấp phụ các chất hữu cơ trên VLHP phụ thuộc vào: pH của dung dịch, lượng chất hấp phụ, nồng độ chất bị hấp phụ…(Đặng Trần Phòng, Trần Hiếu Nhuệ, 2005). 1.3.3.Động học hấp phụ Trong môi trường nước, quá trình hấp phụ xảy ra chủ yếu trên bề mặt của chất hấp phụ, vì vậy quá trình động học hấp phụ xảy ra theo một loạt các giai đoạn kế tiếp nhau: ♦ Các chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt chất hấp phụ - Giai đoạn khuếch tán trong dung dịch. ♦ Phân tử chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ chứa các hệ mao quản - Giai đoạn khuếch tán màng. ♦ Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ - Giai đoạn khuếch tán vào trong mao quản. ♦ Các phân tử chất bị hấp phụ được gắn vào bề mặt chất hấp phụ - Giai đoạn hấp phụ thực sự. 14
27. phụ có thể được coi là một phản ứng nối tiếp, trong đó mỗi phản ứng nhỏ là một giai đoạn của quá trình.Khi đó, giai đoạn có tốc độ chậm nhất đóng vai trò quyết định đến tốc độ của cả quá trình.Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn nào có tốc độ chậm nhất sẽ quyết định hay khống chế chủ yếu toàn bộ quá trình hấp phụ. Do đó các giai đoạn này đóng vai trò quyết định đến toàn bộ quá trình động học hấp phụ. Dung lượng hấp phụ phụ thuộc vào các giai đoạn này và sẽ thay đổi theo thời gian cho đến khi quá trình đạt trạng thái cân bằng (Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). Tốc độ hấp phụ v là biến thiên nồng độ chất bị hấp phụ theo thời gian: (1.5) Tốc độ hấp phụ phụ thuộc bậc nhất vào sự biến thiên nồng độ theo thời gian: (1.6) Trong đó: β: hệ số chuyển khối C0: nồng độ chất bị hấp phụ trong pha thể tích tại thời điểm ban đầu (mg/l) Ccb: nồng độ chất bị hấp phụ trong pha thể tích tại thời điểm t(mg/l) k: hằng số tốc độ hấp phụ q: dung lượng hấp phụ tại thời điểm t (mg/g) qmax: dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g) 1.3.4. Cân bằng hấp phụ Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch. Các phân tử chất bị hấp phụ khi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược lại pha mang. Theo thời gian, lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất rắn càng nhiều thì tốc độ di chuyển ngược lại pha mang càng lớn. Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ bằng tốc độ giải hấp thì quá trình hấp phụ đạt cân bằng. Một hệ hấp phụ khi đạt đến trạng thái cân bằng, lượng chất bị hấp phụ là một hàm của nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ: q = f(T,P hoặc C) (1.1) 15
28. không đổi (T= const), đường biểu diễn sự phụ thuộc của q vào P hoặc C được gọi là đường đẳng nhiệt hấp phụ.Đường đẳng nhiệt hấp phụ có thể xây dựng trên cơ sở lý thuyết, kinh nghiệm hoặc bán kinh nghiệm tuỳ thuộc vào tiền đề, giả thiết, bản chất và kinh nghiệm xử lý số liệu thực nghiệm(Lê Văn Cát, 2002; Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga, 2005). q = f(p) hoặc q = f(C) (1.2) Trong đó: q: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g) T: Nhiệt độ p: Áp suất C: Nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích (mg/l) Dung lượng hấp phụ cân bằng: là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng dưới các điều kiện nồng độ và nhiệt độ cho trước. Dung lượng hấp phụ được tính theo công thức: (1.3) Trong đó: q: Dung lượng hấp phụ (mg/g) V: Thể tích dung dịch (ml) m: Khối lượng chất hấp phụ (g) Co: Nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l) Ccb: Nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l) Trong quá trình hấp phụ, các phần tử bị hấp phụ không bị hấp phụ đồng thời, bởi vì các phần tử chất bị hấp phụ phải khuếch tán từ dung dịch đến bề mặt ngoài chất hấp phụ và sau đó khuếch tán vào sâu bên trong hạt của chất hấp phụ. 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: H= .100% (1.4) Trong đó: H: Hiệu suất hấp phụ (%) Co: Nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l) 16
29. dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l) (Trần Tứ Hiếu,2003). 1.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ Có ba yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hấp phụ của các chất lên bề mặt chất rắn, đó là: Nồng độ của chất tan trong chất lỏng (hoặc áp suất đối với chất khí). Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ, sự hấp phụ trong dung dịch giảm nhưng thường ở mức độ ít. Quá trình hấp phụ cạnh tranh đối với các chất bị hấp phụ. Ngoài ra, còn một vài yếu tố khác như sự thay đổi diện tích bề mặt của chất hấp phụ và sự thay đổi pH của dung dịch(Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). 1.3.6. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Khi nhiệt độ không đổi, đường biểu diễn q = fT(P hoặc C) được gọi là đường đẳng nhiệt hấp phụ. Đường đẳng nhiệt hấp phụ là đường mô tả sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tại một thời điểm vào nồng độ hoặc áp suất của chất bị hấp phụ tại thời điểm đó ở một nhiệt độ không đổi. Đối với chất hấp phụ là chất rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng, khí thì đường hấp phụ đẳng nhiệt được mô tả qua các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ như: phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Henry, Freundlich, Langmui… Đường đẳng nhiệt hấp phụ có thể xây dựng trên cơ sở lý thuyết, kinh nghiệm hoặc bán kinh nghiệm tuỳ thuộc vào tiền đề, giả thiết, bản chất và kinh nghiệm xử lý số liệu thực nghiêm (Lê Văn Cát, 1999; Lê Văn Cát, 2002; Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). Một số phương trình đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng được nêu ở bảng 1.1 Bảng 1.1: Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ thông dụng Đường đẳng nhiệt hấp phụ Phương trình Bản chất của sự hấp phụ Langmuir Vật lý và hóa học 17
30. và hóa học Freundlich Vật lý và hóa học Shlygin-Frumkin- Temkin Hóa học Brunauer-Emmett- Teller (BET) Vật lý, nhiều lớp (Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, năm 1998) Trong các phương trình trên: Ν: Thể tích chất bị hấp phụ νm: Thể tích hấp phụ cực đại p: Áp suất chất bị hấp phụ ở pha khí po: Áp suất hơi bão hoà của chất bị hấp phụ ở trạng thái lỏng tinh khiết ở cùng nhiệt độ Các kí hiệu a, b, k, n là các hằng số. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir:là phương trình mô tả cân bằng hấp phụ đầu tiên được thiết lập bằng lý thuyết. Phương trình Langmuir được xây dựng dựa trên các giả thuyết: - Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt của chất hấp phụ tại những trung tâm xác định. - Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân. - Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trên các tiểu phân là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh. Trong đề tài này, tôi nghiên cứu cân bằng hấp phụ của các VLHP là Sepiolite đối với Rhodamine B trong môi trường nước theo mô hình đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir nêu ở bảng 1.1 được xây dựng cho hệ hấp phụ rắn – khí.Tuy nhiên, phương trình trên cũng có thể áp dụng cho 18
31. môi trường nước. Khi đó có thể biểu diễn phương trình Langmuir như sau: (1.6) Trong đó: q, qmax : dung lượng hấp phụ cân bằng, dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g) : độ che phủ b: hằng số Langmuir Ccb: nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l) Phương trình Langmuir chỉ ra hai tính chất đặc trưng của hệ: +Trong vùng nồng độ nhỏ: b.Ccb<< 1 thì q = qmax.b.Ccb mô tả vùng hấp phụ tuyến tính. +Trong vùng nồng độ cao: b.Ccb>> 1 thì q = qmax mô tả vùng hấp phụ bão hòa. Để xác định các hằng số trong phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có thể sử dụng phương pháp đồ thị bằng cách chuyển phương trình trên thành phương trình đường thẳng có dạng: q Cf/q qmax α N 0 Cf 0Cf Hình 1.3: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Hình 1.4: Đồ thị sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf 19
32. qmax= , ON= Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có dạng đơn giản, cho phép giải thích khá thỏa đáng các số liệu thực nghiệm. Phương trình Langmuir được đặc trưng bằng tham số RL RL = 1/(1+b.C0) (1.7) 0< RL<1 thì sự hấp phụ là thuận lợi, RL>1 thì sự hấp phụ là không thuận lợi và RL = 1 là sự hấp phụ tuến tính. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Henry Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Henry : Phương trình đơn giản mô tả sự tương quan tuyến tính giữa lượng chất bị hấp phụ trên bề mặt pha rắn và nồng độ hoặc áp suất của chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Henry có dạng: a = K.p hay q = K.Ccb(1.8) Trong đó: a : là lượng chất bị hấp phụ (mol/g) K: hằng số hấp phụ Henry p : áp suất (mm Hg) Ccb: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l) Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich: Phương trình thực nghiệm mô tả sự hấp phụ khí hoặc chất tan lên vật hấp phụ rắn trong phạm vi một lớp (Lê Văn Cát, 1999; Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, 1998). Phương trình này được biểu diễn bằng một hàm số mũ: q= k.Ccb 1/n (1.9) Trong đó: k: Hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ, diện tích bề mặt và các yếu tố khác n: Hằng số chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và luôn lớn hơn 1 Phương trình Freundlich phản ánh khá tốt số liệu thực nghiệm cho vùng ban đầu và vùng giữa của đường đẳng nhiệt hấp phụ, tức là ở vùng nồng độ thấp của chất bị hấp phụ. Để xác định các hằng số, đưa phương trình trên về dạng đường thẳng: (1.10) 20 Tải bản FULL (64 trang): https://bit.ly/3fQM1u2 Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ
33. trình đường thẳng biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lgCcb.Dựa vào đồ thị ta xác định được các giá trị k và n. q(mg/g)lg q β M 0Ccb( mg/l) 0 lg C0 Hình 1.5: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Tan β = 1/n OM= lg k Hình 1.6: Sự phụ thuộc lgq vào lgCcb 1.4. Giới thiệu về một số vật liệu hấp phụ(VLHP) 1.4.1. Đặc tính và yêu cầu chung của vật liệu Các chất hấp phụ thường được ở dạng: hạt hình nhỏ, thanh, bùn, hoặc đá nguyên khối với hydrodynamic đường kính khoảng 0.5 nm đến 10 mm. Chúng phải chống mài mòn cao, ổn định với nhiệt và đường kính lỗ nhỏ, giúp tăng diện tích bề mặt do đó tăng khả năng hấp phụ. Các chất hấp phụ phải có cấu trúc lỗ xốp riêng biệt với nhau giúp cho chúng có khả năng thoát khí nhanh. Khả năng hấp phụ của chất rắn phụ thuộc vào: - Diện tích riêng của bề mặt vật liệu. - Bản chất mối liên kết chất bị hấp phụ và chất hấp phụ. - Thời gian tiếp xúc giữa chất rắn và chất hòa tan khi cân bằng có sự trao đổi động lực giữa các phân tử của pha hấp phụ và các phân tử ở lại trong dung dịch. Các chất hấp phụ công nghiệp thường là một trong ba nhóm sau: Hợp chất chứa Oxy – điển hình thân nước và phân cực, bao gồm các vật liệu như silica gel và zeolites. Hợp chất có nguồn gốc Carbon– điển hình thân dầu và kém phân cực, bao gồm các vật liệu như carbon hoạt tính và graphite. 21 Tải bản FULL (64 trang): https://bit.ly/3fQM1u2 Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ
34. nguồn gốc polymer – phân cực hoặc không phân cực phụ thuộc vào nhóm chức trong cấu trúc polymer. 1.4.2.Than hoạt tính Than hoạt tính là chất hấp phụ thông dụng nhất.Khi dùng để xử lý nước thải công nghiệp phải có những tính chất đặc biệt khác với những loại than để hấp phụ khí hoặc hơi dung môi. Than hoạt tính phải xốp và có rỗng lớn để bề mặt có thể hút được phân tử của các chất bẩn hữu cơ tổng hợp, phải có khả năng chống mài mòn và dễ thấm ướt trong nước.Tuỳ thuộc vào phương thức sử dụng, than hoạt tính phải có thành phần cấp phối hạt nhất định. Than dùng để xử lý nước thải nên có hoạt tính xúc tác nhỏ nhất đối với các phản ứng oxy hoá, ngưng tụ hoặc không được làm mất giá trị sản phẩm đã thu hồi (Lò Văn Huynh, 2002). Đặc điểm: Than hoạt tính là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố cacbon ở dạng vô định hình, một phần nữa có dạng vụn tinh thể vụn gravit. Là một chất hấp phụ rắn, xốp, không phân cực và có bề mặt riêng rất lớn. Dạng mao quản lớn có bán kính hiệu dụng khoảng 1.000 - 10.000 Ao ; dạng này có bề mặt riêng rất nhỏ, không quá 2 m2 /gam. Ứng dụng: Làm mặt nạ phòng độc. Làm sạch mùi và khử màu các sản phẩm dầu mỡ. Khử các khí độc hại, xử lý ô nhiễm không khí. Làm sạch nước để uống, xử lý nước sinh hoạt xử lý nước thải của các công trình có độ nhiễm bẩn thấp. 22 4217525

Bài tập trắc nghiệm amin có đáp án violet năm 2024

Bài Viết Liên Quan

Quảng Cáo

Có thể bạn quan tâm

Toplist được quan tâm

Quảng cáo

Xem Nhiều

Quảng cáo

Chúng tôi

Điều khoản

Trợ giúp

Mạng xã hội