1. Trang Chủ
  2. Hoá học
  3. Nghiên cứu biến tính bentonit Phú Yên để hấp phụ La(III) trong nước

Nghiên cứu biến tính bentonit Phú Yên để hấp phụ La(III) trong nước

Trong phạm vi bài viết này, chúng tôi nghiên cứu biến tính bentonit Phú Yên bằng các dung dịch NaCl, NaNO3, HCl, HNO3 và tiến hành khảo sát các điều kiện, để hấp phụ La3+ trong dung dịch loãng của vật liệu này đạt kết quả tốt nhất. NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BENTONIT PHÚ YÊN ĐỂ HẤP PHỤ La(III) TRONG NƯỚC NGUYỄN THÁI THẠCH ĐIỂU – VÕ VĂN TÂN Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế Tóm tắt: Bentonit Phú Yên được biến tính bằng dung dịch NaCl, NaNO3, HCl, HNO3 và khảo sát khả năng hấp phụ La(III) trong dung

Thể loại Tài liệu miễn phí Hoá học

Số trang 8

Ngày tạo 4/8/2023 7:54:52 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.89 M

Tên tệp

Tải Nghiên cứu biến tính bentonit Phú Yên để hấp phụ L... (.pdf)

Xem mẫu

  1. NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BENTONIT PHÚ YÊN ĐỂ HẤP PHỤ La(III) TRONG NƯỚC NGUYỄN THÁI THẠCH ĐIỂU – VÕ VĂN TÂN Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế Tóm tắt: Bentonit Phú Yên được biến tính bằng dung dịch NaCl, NaNO3, HCl, HNO3 và khảo sát khả năng hấp phụ La(III) trong dung dịch loãng. Bentonit biến tính được khảo sát đặc trưng thông qua phương pháp XRD, SEM và IR. Kết quả khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ La3+ trên bentonit biến tính cho thấy pH tốt nhất cho quá trình hấp phụ là 3,3. Dung lượng hấp phụ cực đại La3+ bằng bentonit biến tính theo phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir là 13,59 (mg/g), theo phương trình Freundlich là 13,45 (mg/g). Từ khóa: Biến tính bentonit, hấp phụ La(III) trong dung dịch loãng, hấp phụ La 3+ bằng bentonit Phú Yên biến tính 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Đất hiếm đã và đang được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng: từ truyền thông, tin học, điều khiển từ xa, tự động hóa, đến các lĩnh vực sản xuất chất xúc tác xử lý rác – khí thải hay chế tạo vật liệu phát quang, làm phân bón trong nông nghiệp… Vì chúng có nhiều tính chất đặc biệt [2], [3], [7], [8]. Hiê ̣n nay, có nhiề u phương pháp đươ ̣c sử du ̣ng để tách ion kim loa ̣i ra khỏi dung dich ̣ loañ g như: trao đổ i ion, thẩ m thấ u ngươ ̣c, kế t tủa hoă ̣c hấ p phu ̣… Trong đó, hấ p phu ̣ là phương pháp có nhiề u ưu điể m và đang đươ ̣c dùng rô ̣ng raĩ vì các vâ ̣t liê ̣u sử du ̣ng làm chấ t hấ p phu ̣ tương đố i phong phú, dễ điề u chế và không đắ t tiề n, cũng như không đưa thêm vào môi trường các chấ t đô ̣c ha ̣i khác [1], [6]. Các vâ ̣t liê ̣u hấ p phu ̣ da ̣ng khoáng sét có nguồ n gố c tự nhiên, thân thiê ̣n với môi trường hiê ̣n đang đươ ̣c nghiên cứu ở mức đô ̣ nhấ t đinh ̣ [1], [4], [5]. Trong phạm vi bài báo này, chúng tôi nghiên cứu biến tính bentonit Phú Yên bằng các dung dịch NaCl, NaNO3, HCl, HNO3 và tiến hành khảo sát các điều kiện, để hấp phụ La3+ trong dung dịch loãng của vật liệu này đạt kết quả tốt nhất. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chấ t, thiết bị - Các loại hóa chất sử dụng trong phòng thí nghiệm: NaCl, NaNO3, HCl, HNO3, La(NO3)3, dung dịch chuẩn DTPA 10-3M, dung dịch chất chỉ thị asenazo (III) 1%, dung dịch đệm natri axetat,… đều dùng loại PA. - Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X (XRD) và chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) được đo trên máy D8 Advance, Brucker – Đức và máy Nova NanoSem FEI 450 tại Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội. - Phổ hồng ngoại được xác định trên máy IR Prestige – 21, SHIMADZU tại phòng thí nghiệm phân tích công cụ khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế. ̣ 2.2. Tiế n hành thí nghiêm 2.2.1. Nghiên cứu biế n tính bentonit Phú Yên Quá trình biế n tính bentonit trải qua hai giai đoa ̣n chính sau: Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Sau Đại học lần thứ hai Trường Đại học Sư phạm Huế, tháng 10/2014: tr. 183-190
  2. 184 NGUYỄN THÁI THẠCH ĐIỂU – VÕ VĂN TÂN a. Xử lý sơ bộ: Khoáng bentonit nguyên khai đươ ̣c nghiề n nhỏ, hòa tan trong nước, tách bỏ ̣ huyề n phù để lắ ng, lo ̣c ga ̣n lấ y phầ n dưới, rửa phầ n sa khoáng qua rây lo ̣c 0,45mm. Dung dich và sấ y khô ở nhiê ̣t đô ̣ 80 C. o b. Hoạt hóa bentonit: Bentonit sau khi xử lý sơ bô ̣ đươ ̣c hoạt hóa bằng cách ngâm trong các ̣ NaCl 1M; NaNO3 1M; HCl 1M hoặc HNO3 1M, ở những điều kiện nhất định. loại dung dich: Sau đó rửa sa ̣ch bằ ng nước cấ t, lo ̣c ga ̣n lấ y phầ n bentonit, sấy khô ở 80oC trong 12 giờ. 2.2.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ dung dịch La3+ bằng vật liệu bentonit Phú Yên biến tính Sử du ̣ng lươ ̣ng bentonit biế n tính cho mỗi thí nghiệm là 0,5g cho vào cô ̣t sắ c ký. Cho chảy qua cột 4ml dung dich ̣ La(NO3)3 có nồng độ ban đầu đã biết chính xác (bằng phương pháp chuẩn độ với DTPA 10-3M sử dụng thuốc thử asenazo (III) có mặt đệm natri axetat) với khoảng thời gian, pH xác định ở nhiệt độ phòng là 25oC. Hứng lấ y dung dich ̣ La3+ còn dư và xác đinh ̣ nồ ng đô ̣ La sau hấ p phu ̣ tương ứng với điều kiện khảo sát. 3+ - Dung lượng hấp phụ Q được tính theo phương trình: (Co  Ccb ) Q .V m - Hiệu suất hấp phụ được tính theo phương trình: (Co  Ccb ) H% .100% Co Trong đó: Q: Dung lượng hấp phụ La3+ (mg/g); H%: Hiệu suất hấp phụ La3+ của vật liệu hấp phụ (%); Co: Nồng độ dung dịch ban đầu (mg/l); Ccb: Nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/l); V: Thể tích dung dịch (l); m: Khối lượng chất hấp phụ (g); - Đánh giá khả năng hấp phụ La3+ của bentonit biến tính bằng phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và Freundlich. Các giá trị hằng số đẳng nhiệt của quá trình hấp phụ La3+ từ dung dịch loãng trên bentonit biến tính được xác định bằng phương trình Langmuir và Freundlich, và các giá trị thực nghiệm từ các nghiên cứu khảo sát, được xử lý bằng chương trình Excel và phần mềm Origin 6.0. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc trưng vật liệu 3.1.1. Phổ XRD của bentonit Phú Yên trước và sau biến tính Các hình 1.a; 1.b; 1.c; 1.d; 1.e, trình bày phổ XRD của bentonit Phú Yên nguyên khai và bentonit Phú Yên được biến tính bằng dung dịch NaCl; dung dịch NaNO3; dung dịch HCl và dung dịch HNO3.
  3. NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BENTONIT PHÚ YÊN ĐỂ HẤP PHỤ La(III) TRONG NƯỚC 185 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent NaCl 1200 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Mo 1100 1200 1100 1000 1000 900 d=3.336 d=3.340 900 800 800 700 Lin (Cps) 700 600 Lin (Cps) 600 500 500 400 d=4.242 400 d=4.249 300 300 d=7.148 d=2.277 d=2.452 d=4.443 d=3.567 200 d=7.175 d=2.559 d=15.201 d=2.736 d=2.455 d=4.466 d=3.580 d=2.280 d=2.951 200 d=2.563 d=2.341 100 100 0 0 1 10 20 30 40 1 10 20 30 40 2-Theta - Scale 2-Theta - Scale File: Dieu Hue mau Bent NaCl.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0. File: Dieu Hue mau Mo.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 14 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° - 00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - Y: 8.71 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hình 1.b. Phổ XRD của bentonit - NaCl 00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - Y: 6.48 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hình 1.a. Phổ XRD của bentonit nguyên khai tính 01-089-1961 (C) - Quartz low, dauphinee-twinned - SiO2 - Y: 57.55 % - d x by: 0.9972 - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.92100 - b 4.92100 - c 5.41600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive 01-089-1961 (C) - Quartz low, dauphinee-twinned - SiO2 - Y: 69.05 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.92100 - b 4.92100 - c 5.41600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P6 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent NaOH 1000 NaNO3 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent HCl 1500 900 1400 d=3.323 1300 800 1200 d=3.346 700 1100 1000 600 Lin (Cps) 900 Lin (Cps) 500 800 700 400 600 300 500 d=4.221 d=4.259 400 d=7.122 200 d=14.939 d=4.422 300 d=3.547 d=2.444 d=2.272 d=2.328 d=2.549 d=7.227 d=15.528 d=2.282 d=2.457 d=4.464 d=3.579 d=2.930 d=2.565 d=2.504 d=2.349 200 100 100 0 0 1 10 20 30 40 1 10 20 30 40 2-Theta - Scale 2-Theta - Scale File: Dieu Hue mau Bent NaOH.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: File: Dieu Hue mau Bent HCl.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.0 00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - Y: 7.86 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hình 1.c. Phổ XRD của bentonit - NaNO3 00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - Y: 6.28 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hình 1.d. Phổ XRD của bentonit - HCl 01-089-1961 (C) - Quartz low, dauphinee-twinned - SiO2 - Y: 46.98 % - d x by: 0.9926 - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.92100 - b 4.92100 - c 5.41600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive 01-089-1961 (C) - Quartz low, dauphinee-twinned - SiO2 - Y: 39.96 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.92100 - b 4.92100 - c 5.41600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P6 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent HNO3 1200 1100 1000 900 d=3.345 800 700 Lin (Cps) 600 500 400 d=4.259 300 d=7.218 d=15.442 d=20.874 d=2.457 d=4.459 d=3.578 d=2.282 d=4.163 200 d=2.563 d=2.343 d=2.813 100 0 1 10 20 30 40 2-Theta - Scale File: Dieu Hue mau Bent HNO3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - Y: 6.57 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hình 1.e. Phổ XRD của bentonit - HNO3 01-089-1961 (C) - Quartz low, dauphinee-twinned - SiO2 - Y: 59.61 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.92100 - b 4.92100 - c 5.41600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P6 Dựa vào dữ liệu phổ XRD từ hình 1.a đến hình 1.e có thể thấy số pha của vật liệu bentonit Phú Yên trước và sau biến tính bằng các dung dịch muối cũng như axit là không đổi, chỉ khác nhau về thành phần pha của vật liệu. 3.1.2. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của bentonit Phú Yên trước và sau biến tính Các hình 2.a; 2.b; 2.c; 2.d; 2.e, trình bày ảnh SEM của bentonit Phú Yên nguyên khai và bentonit Phú Yên được biến tính bằng dung dịch NaNO3; dung dịch NaCl; dung dịch HCl và dung dịch HNO3.
  4. 186 NGUYỄN THÁI THẠCH ĐIỂU – VÕ VĂN TÂN Hình 2.a. Ảnh SEM của bentonit nguyên khai Hình 2.b. Ảnh SEM của bentonit - NaNO3 Hình 2.c. Ảnh SEM của Hình 2.d. Ảnh SEM của Hình 2.e. Ảnh SEM của bentonit - NaCl bentonit - HCl bentonit - HNO3 Từ các hình 2.a đến 2.e, có thể nhận thấy sau khi bentonit Phú Yên được biến tính bằng dung dịch NaNO3 thì vật liệu này có độ đồng đều và có hình dạng tương tự như bentonit nguyên khai. Nhưng khi biến tính bentonit Phú Yên được biến tính bằng các dung dịch NaCl, HCl, HNO3 thì hình thái vật liệu có thay đổi đáng kể. 3.2. Nghiên cứu khả năng hấ p phu ̣ của La3+ bằng bentonit Phú Yên biến tính 3.2.1. Ả nh hưởng của thời gian hấ p phụ Các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ La3+ bằng bentonit biến tính với các dung dịch NaCl, NaNO3, HCl, HNO3 được trình bày trên các hình 3.a và 3.b dưới đây: 61 60 Bent –– NaCl Bent NaNO3 48 Bent – HCl 59 46 Bent – HNO3 58 Hiệu suất (%) Hiệu suất (%) 57 44 56 42 55 54 40 53 38 52 51 36 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 Thời gian (phút) Thời gian (phút) Hiǹ h 3.a. Ảnh hưởng của thời gian đế n khả Hiǹ h 3.b. Ảnh hưởng của thời gian đế n khả năng hấ p phụ La3+ trên bentonit biế n tính năng hấ p phụ La3+ trên bentonit biế n tính bằ ng NaCl, NaNO3 bằ ng HCl, HNO3 Từ các hiǹ h 3.a và 3.b có thể thấ y: Hiê ̣u suấ t hấ p phu ̣ tăng dầ n khi thời gian tăng. Khi tăng thời gian từ 3 phút đế n 10 phút ở các mẫu bentonit biế n tính bằ ng NaCl, NaNO3, HNO3 và tăng đế n 15 phút ở mẫu bentonit biế n tiń h bằ ng HCl thì hiê ̣u suấ t hấ p phu ̣ tăng dầ n. Từ phút
  5. NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BENTONIT PHÚ YÊN ĐỂ HẤP PHỤ La(III) TRONG NƯỚC 187 thứ 10 (ở các mẫu bentonit biế n tiń h bằ ng NaCl, NaNO3, HNO3) và phút thứ 15 (ở mẫu bentonit biế n tiń h bằ ng HCl) thì hiê ̣u suấ t hấ p phu ̣ đa ̣t cực đa ̣i. Trong cùng điề u kiê ̣n thì các mẫu bentonit biế n tiń h bằ ng NaNO3, NaCl cho hiê ̣u suấ t hấ p phu ̣ cao hơn các mẫu bentonit biế n tính bằ ng HCl, HNO3. Vì vâ ̣y, ở các thí nghiê ̣m khảo sát các yế u tố ảnh hưởng tiế p theo, tôi cho ̣n thời gian hấ p phu ̣ là 10 phút và chỉ sử du ̣ng các mẫu bentonit biế n tính bằ ng NaNO3, NaCl. 3.2.2. Ả nh hưởng của pH Các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ La3+ bằng bentonit biến tính với các dung dịch NaCl, NaNO3 được trình bày trên các hình 4.a đến 4.b. 66 68 64 66 62 64 Hiệu suất (%) 60 Hiệu suất (%) 58 62 56 60 54 58 52 56 50 48 54 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 pH pH Hiǹ h 4.a. Ảnh hưởng của pH đế n khả năng hấ p Hiǹ h 4.b. Ảnh hưởng của pH đế n khả năng hấ p phụ La3+ trên bentonit biế n tính bằ ng NaCl phụ La3+ trên bentonit biế n tính bằ ng NaNO3 Từ các hình 4.a và 4.b có thể thấ y khi pH tăng từ 1 lên đế n 3 thì khả năng hấ p phu ̣ La3+ trên vâ ̣t liê ̣u tăng nhanh, điề u này có thể giải thić h là do bán kiń h ion hiđrat hóa của La3+ lớn hơn ion H+. Khi pH thấ p, vâ ̣t liê ̣u ưu tiên hấ p phu ̣ ion H+. Khi pH = 2,7 đế n 3,9 khả năng ca ̣nh tranh hấ p phu ̣ không còn nữa, do đó, hiê ̣u suấ t hấ p phu ̣ La3+ trên vâ ̣t liê ̣u là lớn nhấ t. Khi pH lớn hơn 3,9 thì khả năng phá vỡ lớp vỏ hiđrat của La3+ bởi ion H+ bi ̣ ha ̣n chế dầ n nên hiê ̣u suấ t hấ p phu ̣ không tăng đươ ̣c nữa. Dựa vào kế t quả thực nghiê ̣m, chúng tôi cho ̣n pH = 3,3 cho các thí nghiê ̣m tiế p theo. 3.2.3. Ả nh hưởng của nồ ng độ La3+ đế n hiê ̣u suấ t hấ p phụ và dung lượng hấ p phụ Các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ La3+ ban đầu đến khả năng hấp phụ La3+ bằng bentonit biến tính với các dung dịch NaCl, NaNO3, HCl, HNO3 được trình bày trên các hình 3.a đến 3.b dưới đây. 100 12 14 100 Dung lượng hấp phụ (mg/g) Dung lượng hấp phụ (mg/g) 90 80 10 12 80 Hiệu suất (%) 70 10 Hiệu suất (%) 8 60 60 8 50 6 6 40 40 4 4 30 20 2 20 2 10 0 0 0 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 Nồng độ La3+ ban đầu, (M) Nồng độ La3+ ban đầu, (M) Hiǹ h 5.a. Ảnh hưởng của nồng độ La3+ đế n khả năng Hình 5.b. Ảnh hưởng của nồng độ La3+ hấ p phụ La3+ trên bentonit biế n tính bằ ng NaCl đế n khả năng hấ p phụ La3+ trên bentonit biế n tính bằ ng NaNO3
  6. 188 NGUYỄN THÁI THẠCH ĐIỂU – VÕ VĂN TÂN Từ kế t quả nghiên cứu trên hiǹ h 5.a, 5.b, dễ dàng nhận thấy: khi tăng nồng độ ban đầu của ion La3+ trong dung dịch thì hiệu suất hấp phụ trên vật liệu bentonit biến tính giảm dần, đồng thời dung lượng hấp phụ tăng. Vì khi tăng nồng độ La3+ ban đầu thì khả năng cạnh tranh của La3+ với ion H+ tăng nên dung lượng hấp phụ tăng. Tuy nhiên, do nồng độ ion La3+ ban đầu lớn nên nồng độ ion La3+ khi cân bằng sau hấp phụ vẫn còn nhiều, vì vậy nên hiệu suất hấp phụ tương đối thấp. Đối với bentonit biến tính bằng muối của kim loại kiềm thì dung lượng hấp phụ La3+ ở nồng độ xấp xỉ 0,001M đến 0,002M là tốt hơn cả và có thể thấy bentonit biến tính bằng NaNO3 cho hiệu suất hấp phụ tốt hơn bentonit biến tính bằng NaCl khi dùng cùng lượng La3+ ban đầu vì khả năng biến tính của gốc NO3- là mạnh hơn gốc Cl-. 3.3. Xác định dung lượng hấp phụ cực đại theo Langmuir và Freundlich Hình 6.a và hình 6.b biểu diễn phương trình đẳng nhiệt hấp phụ theo Langmuir và Freundlich 700 y = 34,5032 + 0,0736x 1.2 y = -0,6370 + 0,3195x 600 R2 = 0,9939 R2 = 0,9749 1.0 500 Ccb/Q (g/l) 400 0.8 300 lgQ 0.6 200 0.4 100 0 0.2 0 2000 4000 6000 8000 10000 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Ccb (mg/l) lgCcb Hình 6.a. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Hiǹ h 6.b. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich Dung lượng hấp phụ cực đại theo phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của quá trình hấp phụ La3+ trên vật liệu có giá trị Qmax = 13,59 (mg/g). Từ phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich đã xác định được các hệ số Kf = 10-0,6370, n = 3,13, và Qmax = 13,45 (mg/g) là hoàn toàn phù hợp với các kết quả nghiên cứu ở trên. 3.4. Phổ hồng ngoại IR của bentonit biến tính bằng NaNO3 khi hấp phụ La3+ Hình 7.a. Phổ IR của bentonit – NaNO3 Hiǹ h 7.b. Phổ IR của bentonit – NaNO3 đã hấp phụ La3+ Trên hình 7.a, 7.b có thể thấy có các vạch phổ tại 3448 cm-1 được qui cho dao động biến dạng của nhóm -OH trong các phân tử H2O bị hấp phụ bởi vật liệu, còn vạch 1635 cm-1 được gán cho dao động hóa trị của nhóm này. Dữ liệu phổ cũng cho thấy có sự thay đổi cụm pic đặc trưng cho liên kết kim loại – O trong vùng từ 1000 đến 400 cm-1. Cụ thể, có sự dịch chuyển vị
  7. NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BENTONIT PHÚ YÊN ĐỂ HẤP PHỤ La(III) TRONG NƯỚC 189 trí cũng như thay đổi cường độ của pic tại 1103.28cm-1, 1033.85cm-1, 470.63cm-1; có sự xuất hiện pic mới tại 995.27cm-1, 432.05cm-1 sau khi cho vật liệu hấp phụ bão hòa La3+. Ngoài ra, pic tại 1381 cm-1 trên phổ IR của bentonit biến tính bằng NaNO3 sau khi hấp phụ bão hòa La3+ bị mất. Điều này cho thấy, La3+ ngoài được hấp phụ thì còn được hấp thụ: sự hấp phụ La3+ làm thay đổi vị trí các pic đặc trưng của liên kết kim loại – O, còn sự hấp thụ thì làm xuất hiện các pic mới trên phổ IR ở hình 8.b. 4. KẾT LUẬN 1. Đã biến tính thành công bentonit lấy từ điểm quặng Sơn Hòa, Phú Yên bằng muối kim loại kiềm NaCl, NaNO3 và các axit HCl, HNO3. 2. Đã khảo sát đặc trưng của vật liệu bentonit Phú Yên biến tính bằng nhiễu xạ tia X, chụp ảnh SEM, phổ hồng ngoại IR. 3. Đã nghiên cứu khảo sát khả năng hấp phụ La3+ trên vật liệu bentonit biến tính bằng dung dịch NaCl, NaNO3, HCl, HNO3. Kết quả cho thấy khi biến tính bentonit bằng dung dịch NaNO3 cho vật liệu có hiệu suất hấp phụ tốt trong điều kiện: thời gian hấp phụ là 10 phút, nồng độ dung dịch La3+ là 0,0017M, pH của dung dịch là 3,3. 4. Dung lượng hấp phụ cực đại La3+ trên bentonit biến tính bằng dung dịch NaNO3 được xác định theo phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir là 13,59 (mg/g) và 13,45 (mg/g) đối với phương trình Freundlich là hoàn toàn phù hợp với thực tế. TÀ I LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Cát (2000). Hấ p phụ và trao đổ i ion trong ki ̃ thuật xử lý nước và nước thải, NXB Thố ng kê Hà Nô ̣i. [2] Dương Thị Hạnh (2007). Nghiên cứu chế tạo sét hữu cơ trên cơ sở bentonit và ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ độc hại trong nước thải, Luận văn Thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. [3] Dương Thi ̣Ngo ̣c Lan (2011). Nghiên cứu biế n tính bentonit bằ ng dimetyl dioctadecyl amoni clorua và ứng dụng để hấ p phụ các hợp chấ t phenol trong nước bi ̣ ô nhiễm, Luâ ̣n văn Tha ̣c si ̃ hóa ho ̣c. Trường Đa ̣i ho ̣c Khoa ho ̣c Tự nhiên – Đại học Quố c gia Hà Nô ̣i. [4] Nguyễn Lê Mỹ Linh, Lý Thị Thu Hằng, Lê Văn Tuấn, Đinh Văn Khiếu, Nguyễn Hữu Phú (2010). “Nghiên cứu biến tính bentonite bằng (3-mercaptopropyl)trimetoxysilan”, Tạp chí Hóa học, T.48 (4A), Tr.7 – 12. [5] Trầ n Nghi (2003). Trầ m tích học, NXB ĐHQG Hà Nô ̣i. [6] Nguyễn Thi ̣ Kim Thường (2010). “Nghiên cứu quy triǹ h biế n tiń h bentonit tự nhiên và khả năng loa ̣i asen trong nước”, Tạp chí Hóa học, T.48 (4C), Tr. 608 – 615. [7] D.G. Karaker (1970). “Coordination of trivalent lanthanide ions”, J.Chem.Educ, 47(6), pp. 424. [8] A. Khenifi, B. Zohra, B. Kahina, H. Houari, D. Zoubir (2009). “Removal of 2,4-DCP from wastewater by CTAB/bentonite using one-step and two-step methods: A comparative study”, Chem. Eng. J., 146, 345 – 354.
  8. 190 NGUYỄN THÁI THẠCH ĐIỂU – VÕ VĂN TÂN Title: A STUDY ON MODIFICATION OF BENTONITE TO ADSORB La(III) IN AQUEOUS SOLUTION Abstract: Phu Yen bentonite was modified by solutions of NaCl, NaNO3, HCl, HNO3 and used for La(III) adsorption in dilute solution. The modified bentonite was characterized by XRD, SEM, BET and IR. The study on conditions effecting the ability of La3+ adsorption on modified bentonite showed that the best pH for the adsorption process was 3.3. The maximum adsorption capacity of La3+ on modified bentonit according to Langmuir adsorption isotherm equation was 13.59 (mg/g), and according to Freundlich adsorption isotherm equation was 13,45 (mg/g). Keywords: modification of bentonite, La(III) adsorption in dilute solution, La3+ adsorption on modified bentonite NGUYỄN THÁI THẠCH ĐIỂU Học viên cao học, chuyên ngành Hóa vô cơ, khóa K21 (2012 – 2014), Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế PGS. TS. VÕ VĂN TÂN Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế
nguon tai.lieu . vn
Toán học Môi trường Vật lý Sinh học Địa Lý Hoá học Nông - Lâm - Ngư Cơ khí - Chế tạo máy Tiếng Anh phổ thông Khoa học ứng dụng Nông - Lâm Kiến thức tổng hợp Giáo dục học Xã hội học