Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni2 của bentonit

Trong bài báo này tác giả tiến hành khảo sát sự hấp phụ của niken trên bentonit. Các nghiên cứu được thực hiện với mục đích để xét ảnh hưởng của các thông số thực nghiệm như pH, nồng độ của niken, thời gian và nhiệt độ lên quá trình hấp phụ của niken trên bentonit.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni2 của bentonit JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Interdisciplinary Sci., 2014, Vol. 59, No. 1A, pp. 124-131 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Ni2+ CỦA BENTONIT Nguyễn Thị Mơ, Nguyễn Anh Ngọc và Lê Minh Cầm Khoa Hoá học, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội Tóm tắt. Trong bài báo này chúng tôi tiến hành khảo sát sự hấp phụ của niken trên bentonit. Các nghiên cứu được thực hiện với mục đích để xét ảnh hưởng của các thông số thực nghiệm như pH, nồng độ của niken, thời gian và nhiệt độ lên quá trình hấp phụ của niken trên bentonit. Sau khi tinh chế bentonit thô, chúng tôi đã xác định đặc trưng của vật liệu bằng các phương pháp XRD, SEM và BET. Các thí nghiệm hấp phụ niken trên bentonit được tiến hành trong bể điều nhiệt. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, khả năng hấp phụ tăng khi thời gian hấp phụ và pH của dung dịch tăng, quá trình hấp phụ niken trên bentonit tuân theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir và động học của quá trình hấp phụ thỏa mãn phương trình động học biểu kiến bậc hai. Từ khóa: Niken, bentonit, hấp phụ, ion kim loại nặng, phương trình đẳng nhiệt Langmuir. 1. Mở đầu Ngày nay, cùng với sự gia tăng các hoạt động công nghiệp là việc sản sinh các chất thải nguy hại, tác động tiêu cực trực tiếp đến môi trường, đặc biệt là môi trường nước. Sự ô nhiễm các kim loại nặng như Cu, Zn, Pb, Ni, Cd, As,... do các hoạt động khai thác mỏ và các hoạt động công nghiệp như công nghiệp thuộc da, công nghiệp điện tử, mạ điện, lọc hóa dầu hay công nghệ dệt nhuộm,... đã và đang là một vấn đề cần được giải quyết một cách cấp bách [1, 3]. Ở Việt Nam, sự có mặt của niken trong nước thải của các nhà máy công nghiệp như nhà máy hoá chất, luyện kim, điện tử,. . . đã gây hậu quả nghiêm trọng đối với môi trường và sức khỏe con người [2]. Do đó, việc nghiên cứu để tách các ion kim loại nặng, trong đó có niken từ các nguồn nước bị ô nhiễm là vấn đề quan trọng nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Hiện nay, đã có nhiều phương pháp được sử dụng để xử lí kim loại nặng như: kết tủa hóa học, lọc màng, trao đổi ion, keo tụ,. . . trong đó phương pháp hấp phụ tỏ ra có Tác giả liên lạc: Nguyễn Thị Mơ, địa chỉ e-mail: montvn@gmail.com 124 Nghiên cứu khả năng hấp phụ Ni2+ của bentonit nhiều ưu điểm và được áp dụng rộng rãi hơn do khả năng xử lí nhanh, dễ chế tạo thiết bị và đặc biệt có thể tái sử dụng vật liệu hấp phụ. Trong phương pháp hấp phụ thì các vật liệu khoáng sét được xem là loại vật liệu triển vọng [2]. Khoáng sét bentonit với trữ lượng dồi dào, cấu trúc lớp có khả năng trao đổi ion cao, khả năng trương nở (ưa nước) lớn là một trong những vật liệu hấp phụ được quan tâm nhiều nhất hiện nay [4]. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu về việc sử dụng bentonit để hấp phụ niken ở quy mô phòng thí nghiệm nhằm mục đích xử lí niken trong nguồn nước bị ô nhiễm. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Thực nghiệm * Tinh chế bentonit Bentonit được sử dụng trong nghiên cứu này là bentonit Cổ Định, Thanh Hóa. Bentonit Cổ Định thô với độ ẩm 20 - 30% được nghiền sơ bộ và qua sơ chế để loại bỏ tạp chất. Sau đó, bentonit sơ chế được ngâm với nước trong 24 giờ để tạo huyền phù rồi tiếp tục pha loãng, khuấy đều trong 30 phút. Sau khi cho hỗn hợp vào máy siêu âm trong 30 phút, để lắng trong 15 phút, phần trên của hỗn hợp được lọc để lấy phần sét. Sét thu được phơi khô ngoài không khí trong 24 giờ và tiếp tục sấy ở nhiệt độ 60 ◦ C trong 24 giờ. Sản phẩm thu được là bentonit tinh chế. * Đặc trưng vật liệu Bentonit tinh chế được đặc trưng bởi các phương pháp: SEM, XRD, BET để xác định hình thái, cấu trúc tinh thể, diện tích bề mặt của vật liệu. Cấu trúc tinh thể của bentonit được xác định bằng phương pháp XRD, chụp trên máy D8 Advance - Brucker với ống phát tia CuKα (λ = 1,54A), ˚ cường độ dòng ống phát ◦ 40 mA, góc quét 2θ từ 1 - 40 , tốc độ quét 0,02 độ/giây tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Các đặc trưng tính chất bề mặt của vật liệu được xác định theo phương pháp đo được tính bề mặt riêng BET. Đường cong đẳng nhiệt hấp phụ/khử hấp phụ nitơ được xác định ở 77 K. Diện tích bề mặt riêng và diện tích mao quản được tính theo phương trình BET, phương pháp “t-plot” và phương pháp BJH. Các kết quả được xác định trên máy Tri Start 3000 Micromeritics tại Bộ môn Hóa lí thuyết và Hóa lí, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Hình thái của hạt được đánh giá qua phương pháp hiển vi điện tử quét SEM. Mẫu được chụp trên máy SEM-JEOL JSM.5410LV (Nhật Bản) tại phòng thí nghiệm Vật liệu, Khoa Vật lí, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. * Thí nghiệm hấp phụ Quá trình hấp phụ ...