Download luận văn thạc sĩ ngành hóa vô cơ với đề tài: Nghiên cứu hấp phụ Cr(VI) trong dung dịch nước bằng chất xúc tác thải FCC của nhà máy lọc dầu Dung Quất 50000373

1. ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
––––––
HOÀNG THỊ LOAN
NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ Cr(VI) TRONG
DUNG DỊCH NƯỚC BẰNG CHẤT XÚC TÁC THÂI FCC
TỪ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
Thừa Thiên Huế, năm 2016

2. i
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
––––––
HOÀNG THỊ LOAN
NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ Cr(VI) TRONG
DUNG DỊCH NƯỚC BẰNG CHẤT XÚC TÁC THÂI FCC
TỪ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
MÃ SỐ: 60440113
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. VÕ VĂN TÂN
Thừa Thiên Huế, năm 2016

3. ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số
liệu và kết quả nghiên cứu ghi trong luận văn là trung thực, được các đồng
tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công
trình nào khác.
Tác giả
Hoàng Thị Loan

4. iii
Lời Cảm Ơn
Sau một thời gian nghiên cứu, đề tài “Nghiên cứu hçp phý
Cr(VI) trong dung dịch nþớc bằng chçt xúc tác thâi FCC cûa nhà máy
löc dæu Dung Quçt ” đã hoàn thành.
Em xin chån thành câm ơn các thæy, c÷ giáo trong Khoa Hóa
Höc - Trþờng Đäi höc Sþ phäm Huế, tổ bâo vệ đã quan tâm, täo điều
kiện thuận lợi, giúp đỡ cho em thực hiện Luận văn cûa mình.
Đặc biệt, em xin bày tô lòng biết ơn såu sắc đến PGS. TS. Võ
Văn Tån, ngþời đã cố vçn và hþớng dẫn tận tình, chî bâo và giúp đỡ cho
em trong suốt quá trình thþc hiện Luận văn này.
Xin chån thành câm ơn gia đình và bän bè đã động viên, giúp đỡ em
trong suốt thời gian em làm luận văn.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhþng do thời gian cüng nhþ kiến thức
còn hän chế, nên luận văn này kh÷ng tránh khôi sai sót, kính mong quý thæy
c÷ và các bän đóng góp ý kiến để đề tài đþợc hoàn chînh hơn.
Höc viên
Hoàng Thị Loan

5. 1
MỤC LỤC
Trang
TRANG PHỤ BÌA ......................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................ii
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iii
MỤC LỤC...................................................................................................................1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.................................................4
DANH MỤC CÁC BẢNG..........................................................................................5
DANH MỤC CÁC HÌNH...........................................................................................6
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................7
NỘI DUNG ................................................................................................................9
Chương 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT.................................................................9
1.1. Giới thiệu về nguyên tố crom...........................................................................9
1.1.1. Một số tính chất lí, hóa của crom ..............................................................9
1.1.2. Các hợp chất của crom.............................................................................10
1.1.2.1. Hợp chất Cr(II)..................................................................................10
1.1.2.2. Hợp chất Cr(III) ................................................................................10
1.1.2.3. Hợp chất Cr(VI) ................................................................................12
1.1.3. Ứng dụng của crom .................................................................................13
1.1.4. Các nguồn ô nhiễm crom và ảnh hưởng của nó đến sức khỏe của con
người và động vật ..............................................................................................13
1.1.4.1. Các nguồn gây ô nhiễm crom vào môi trường..................................13
1.1.4.2. Ảnh hưởng của crom đến sức khỏe con người và động vật..............15
1.2. Chất xúc tác thải FCC ....................................................................................16
1.2.1. Thành phần xúc tác FCC .........................................................................16
1.2.2. Các nguyên nhân gây mất hoạt tính xúc tác FCC....................................20
1.2.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng xúc tác thải FCC trên thế giới..............22
1.2.4. Tình hình nghiên cứu ứng dụng xúc tác thải FCC ở Việt Nam...............24
1.3. Các phương pháp hấp phụ..............................................................................25
1.3.1. Một số khái niệm về quá trình hấp phụ ...................................................25
1.3.2. Cơ chế quá trình hấp phụ.........................................................................27
1.3.3. Hấp phụ nguyên tố crom từ chất xúc tác thải FCC..................................28

6. 2
1.4. Các phương pháp xác định các thông số đặc trưng của xúc tác thải FCC .....28
1.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X ....................................................................28
1.4.1.1. Nguồn phát tia X...............................................................................28
1.4.1.2. Nhiễu xạ tia X ...................................................................................29
1.4.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)................................................30
1.4.3. Phổ hồng ngoại IR ...................................................................................30
1.5. Một số phương trình động học của quá trình hấp phụ ...................................31
1.5.1. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir............................................31
1.5.2. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ..........................................32
Chương 2. KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM.............................................................34
2.1. Hóa chất, dụng cụ, nguyên liệu, thiết bị.........................................................34
2.1.1. Hóa chất...................................................................................................34
2.1.2. Dụng cụ....................................................................................................35
2.1.3. Nguyên liệu..............................................................................................35
2.1.4. Thiết bị.....................................................................................................35
2.2. Thực nghiệm...................................................................................................35
2.2.1. Nghiên cứu hoạt hóa xúc tác thải FCC....................................................35
2.2.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải FCC của nhà
máy lọc dầu Dung Quất .....................................................................................36
2.2.3. Xử lý các số liệu thực nghiệm .................................................................36
Chương 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ..............................................................37
3.1. Nghiên cứu hoạt hóa xúc tác FCC thải của nhà máy lọc dầu Dung Quất......37
3.1.1. Hình thái học bề mặt của chất xúc tác thải FCC .....................................37
3.1.2. Phổ hồng ngoại IR của chất xúc tác thải FCC của trước hấp phụ và
sau hấp phụ ........................................................................................................39
3.1.3. Phổ nhiễu xạ tia X của FCC hoạt hóa......................................................40
3.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ dung dịch Cr(VI) bằng xúc tác thải FCC ......42
3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác
thải FCC.............................................................................................................42
3.2.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải
FCC........................................................................................................................44

7. 3
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác
thải FCC.............................................................................................................46
3.2.4. Ảnh hưởng của ion lạ Na+
, Ca2+
, Al3+
, Mg2+
đến khả năng hấp phụ
Cr(VI) bằng xúc tác thải FCC............................................................................47
3.3.1. Mô hình động học của quá trình hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải
FCC theo Langmuir ..........................................................................................51
3.3.2. Mô hình động học của quá trình hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải
FCC theo Freundlich..........................................................................................51
KẾT LUẬN..............................................................................................................53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................54
PHỤ LỤC

8. 4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
FCC (Fluid catalytic cracking): Cracking xúc tác pha lưu thể
H% Hiệu suất hấp phụ
HZSM-5 (High zeolit Socony Mobil-5): Zeolit ZSM-5 có tính chất axit mạnh
IR (Infrared (IR) spectroscopy): Phổ hấp thụ hồng ngoại
IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry): Liên minh
Quốc tế về Hóa học thuần túy và Hóa học ứng dụng
Q Dung lượng hấp phụ
RFCC (Residue Fluid catalytic cracking): Cracking xúc tác pha lưu thể cặn
dầu
SAPO (Silicoaluminophosphate): Vật liệu rây phân tử SAPO
SEM (Scanning Electron Microscopy): Ảnh hiển vi điện tử quét
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
XRD (X-Ray Diffaction): Phổ nhiễu xạ tia X
ZSM-5 (Zeolit Socony Mobil-5): Zeolit ZSM-5, có mã cấu trúc quốc tế là MFI

9. 5
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Thống kê một số tính chất của crom...........................................................9
Bảng 1.2. Hàm lượng crom trong các đối tượng môi trường....................................14
Bảng 1.3. Lượng Crom đưa vào và lượng crom mà cơ thể hấp thu được.................14
Bảng 1.4. Các loại tác động có gây giảm hoạt tính xúc tác ......................................20
Bảng 1.5. Sự biến đổi hoạt tính xúc tác ....................................................................21
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác
thải FCC1.................................................................................................43
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác
thải FCC2.................................................................................................43
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải
FCC2........................................................................................................45
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác
thải FCC2.................................................................................................46
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của ion lạ Ca2+
đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc
tác thải FCC2 ...........................................................................................48
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của ion lạ Na+
đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc
tác thải FCC2 ...........................................................................................48
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của ion lạ Mg2+
đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc
tác thải FCC2 ...........................................................................................49
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của ion lạ Al3+
đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc
tác thải FCC2 ...........................................................................................49
Bảng 3.9. Kết quả xác định các tham số theo phương trình Langmuir và
Freundlich của quá trình hấp phụ Cr(VI) bằng chất xúc tác thải
FCC2........................................................................................................50

10. 6
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Các hợp phần chính của xúc tác FCC ...................................................17
Hình 1.2. Độ bền nhiệt của zeolit USY.................................................................21
Hình 1.3. Mô tả hấp phụ ion Cr(VI) từ chất xúc tác thải FCC..............................28
Hình 1.4. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir....................................................32
Hình 1.5. Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb....................................................................32
Hình 3.1. Chất xúc tác thải FCC trước hoạt hóa (a) và sau khi hoạt hóa (b) ........37
Hình 3.2. Ảnh SEM của FCC0 (A); FCC1 (B) và FCC2 (C)................................38
Hình 3.3.a. Phổ hồng ngoại của FCC hoạt hóa trước hấp phụ Cr(VI).....................39
Hình 3.3.b. Phổ hồng ngoại của FCC hoạt hóa sau khi đã hấp phụ Cr(VI) .............40
Hình 3.4.a. Phổ XRD của mẫu xúc tác thải FCC hoạt hóa trước hấp phụ
Cr(VI) ....................................................................................................41
Hình 3.4.b. Phổ XRD của mẫu xúc tác thải FCC hoạt hóa sau khi hấp phụ
Cr(VI) ....................................................................................................41
Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ
Cr(VI) bằng chất xúc tác thải FCC2......................................................44
Hình 3.6: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ Cr(VI)
bằng chất xúc tác thải FCC2..................................................................45
Hình 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ
Cr(VI) bằng chất xúc tác thải FCC2......................................................47
Hình 3.8. Ảnh hưởng của ion lạ Na+
, Ca2+
, Al3+
, Mg2+
đến khả năng hấp phụ
Cr(VI) bằng xúc tác thải FCC2 .............................................................49
Hình 3.9. Dạng tuyến tính của phương trình Langmuir biểu diễn khả năng
hấp phụ Cr(VI) bằng chất xúc tác thải FCC2........................................51
Hình 3.10. Dạng tuyến tính của phương trình Freundlich biểu diễn khả năng
hấp phụ Cr(VI) bằng chất xúc tác thải FCC2........................................51

11. 7
MỞ ĐẦU
Do tốc độ công nghiệp phát triển quá nhanh và vội vàng nên hiện nay vấn đề ô
nhiễm nguồn nước đang trở thành vấn nạn của nhiều quốc gia. Ở nước ta, quá trình
phát triển các khu công nghiệp, các khu chế xuất đã góp phần tăng trưởng kinh tế,
thúc đẩy đầu tư và sản xuất công nghiệp, góp phần hình thành các các khu đô thị
mới, giảm khoảng cách về kinh tế giữa các vùng,…Tuy nhiên, bên cạnh sự chuyển
biến tích cực về kinh tế là những tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái do các
khu công nghiệp này gây ra [1], [7]. Thực tế, hiện nay rất nhiều nhà máy ở các khu
công nghiệp vẫn hàng ngày thải trực tiếp nước thải có chứa các ion kim loại nặng
với hàm lượng vượt quá giới hạn cho phép ra môi trường. Hậu quả là môi trường
nước kể cả nước mặt và nước ngầm ở nhiều khu vực đang bị ô nhiễm kim loại nặng
nghiêm trọng [14], [16].
Crom đã và đang được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như lĩnh
vực xúc tác, mạ, chất chống ăn mòn, tăng độ cứng, làm chất tạo màu,…Những ứng
dụng này là do crom có tính chất hóa học đặc trưng và có vai trò quan trọng trong
đời sống con người nên nó được nghiên cứu rộng rãi.
Việc xử lý crom cũng như các kim loại nặng trong chất thải rắn và lỏng ngày
càng được quan tâm nhiều hơn, vì nó có khả năng gây bệnh ung thư cho con người.
Trong đó xử lý crom và các kim loại nặng trong nước thải có thể thực hiện được
bằng nhiều phương pháp khác nhau như: hấp phụ, trích ly, trao đổi ion, thẩm thấu
ngược, keo tụ, kết tủa, điện hóa,…trong đó phương pháp được nhiều người quan
tâm nhất hiện nay là tận dụng các phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp làm vật liệu
hấp phụ các ion kim loại. Phương pháp này có ưu điểm là các vật liệu sử dụng
nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có và không đưa thêm vào môi trường các tác nhân
độc hại khác [20], [23].
Theo thông tin từ nhà máy lọc dầu Dung Quất, mỗi ngày phân xưởng RFCC
thải từ 15–25 tấn xúc tác. Trong tương lai, Việt Nam sẽ có thêm các nhà máy lọc
dầu đi vào hoạt động thì lượng xúc tác thải sẽ còn tăng lên. Hiện nay, xúc tác thải
FCC của nhà máy được xử lý bằng phương pháp đơn giản là chôn lấp. Gần đây, có
một số công trình nghiên cứu sử dụng xúc tác thải FCC để làm vật liệu cho giao

12. 8
thông, xây dựng hay làm chất độn vào xi măng, nhưng sử dụng không đáng kể do
hiệu quả kinh tế không cao. Gần đây, người ta đã ứng dụng xúc tác thải FCC trong
lĩnh vực xử lý môi trường, tách loại các kim loại nặng tránh ô nhiễm môi trường có
kết quả rất khả thi vì giá thành rẻ và quá trình vận hành để xử lý kim loại nặng có
trong dung dịch nước rất đơn giản [4], [35].
Trong phạm vi luận văn này, chúng tôi ứng dụng xúc tác thải FCC ở nhà máy
lọc dầu Dung Quất, Quảng Ngãi để làm vật liệu hấp phụ, từ đó tìm ra các điều kiện
tối ưu nhằm xử lý hàm lượng Cr(VI) trong dung dịch nước. Do đó, chúng tôi chọn
đề tài: “Nghiên cứu hấp phụ Cr(VI) trong dung dịch nước bằng chất xúc tác
thải FCC của nhà máy lọc dầu Dung Quất” nhằm tận dụng nguồn xúc tác thải
FCC lớn, giải quyết bài toán xử lý chất thải nguy hại.
Nội dung của đề tài sẽ tập trung vào ba phần chính sau:
- Nghiên cứu hoạt hóa xúc tác thải FCC.
- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian, pH, nồng độ, ion lạ như Na+
, Ca2+
, Al3+
,
Mg2+
đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải FCC.
- Xây dựng quy trình xử lý Cr(VI) trong dung dịch nước bằng phương pháp
hấp phụ trên vật liệu xúc tác thải FCC của nhà máy lọc dầu Dung Quất.

13. 9
NỘI DUNG
Chương 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Giới thiệu về nguyên tố crom
1.1.1. Một số tính chất lí, hóa của crom
Bảng 1.1. Thống kê một số tính chất của crom
Vị trí
Tên, kí hiệu, số điện tích hạt nhân Crom, Cr, 26
Nhóm, chu kỳ VIB, 4
Tính chất vật lý
Khối lượng nguyên tử: 51,9961 Màu sắc: màu trắng bạc
Khối lượng riêng: 7,19 g/cm3
Nhiệt bay hơi: 339,5 kJ/mol
Bán kính nguyên tử: 128 pm Nhiệt nóng chảy: 21,0 kJ/mol
Bán kính cộng hóa trị: 128 pm Độ âm điện: 1,66 (thang Pauling)
Trạng thái vật chất: Chất rắn Nhiệt dung riêng: 23,35 J.mol-1
.K-1
Cấu hình electron: [Ar]3d5
4s1
Cấu trúc tinh thể: Lập phương tâm khối
Nhiệt độ sôi : 2944K (26710
C) Độ dài liên kết cộng hóa trị: 139±5 pm
Nhiệt độ nóng chảy: 2180K (19070
C)
Năng lượng ion hóa I1: 652,9 kJ.mol-1
I2: 1590,6 kJ.mol-1
I3: 2987 kJ.mol-1
Số oxi hoá đặc trưng nhất là +3 và kém đặc trưng hơn là +6. Ngoài ra trong
các hợp chất crom còn các số oxi hoá 0, +1, +2, +3, +4 và +5.
Crom rất tinh khiết dễ chế hoá cơ học nhưng khi lẫn những vết tạp chất thì trở
nên cứng và giòn. Khối lượng trung bình của crom trong vỏ trái đất là 122ppm,
trong đất crom dao động từ 11,22 ppm và trong nước thì crom có khoảng 1 µg/l,
trong nước ngầm thì khoảng 100 µg/l [29].

14. 10
1.1.2. Các hợp chất của crom
1.1.2.1. Hợp chất Cr(II)
 Crom (II) oxit:
 Crom (II) oxit là chất bột màu đen, có tính tự cháy, trên 10000
C ở trong
không khí biến thành Cr2O3, trên 7000
C ở trong chân không phân hủy thành Cr2O3
và Cr.
 Có tính bazơ, oxit này tan trong dung dịch axit loãng. Ở 10000
C nó bị khí
hyđro khử thành Cr kim loại. Oxit này rất khó điều chế.
 Crom (II) hyđroxit:
Crom (II) hyđroxit là chất ở dạng kết tủa vàng nhưng thường lẫn tạp chất nên
có màu hung. Nó không có tính chất lưỡng tính, tan trong dung dịch axit nhưng
không tan trong dung dịch kiềm. Thể hiện tính khử mạnh hơn dạng oxit, hyđroxit
của Cr(II) dễ dàng tác dụng với oxi không khí tạo thành Cr(OH)3. Khi đun nóng ở
trong không khí nó phân hủy thành Cr2O3.
 Muối crom (II):
Người ta đã tách ra được và nghiên cứu kỹ các muối Cr(II) sau đây:
CrCl2.4H2O, CrBr2.6H2O, CrSO4.H2O (ít tan) và [Cr(CH3COO)2.H2O]2 (kết tủa).
Các muối tan được trong nước cho ion hyđrat hóa [Cr(H2O)6]2+
có màu xanh lam.
Muối crom (II) ít bị thủy phân.
Cũng như oxit và hyđroxit, muối crom (II) có tính khử mạnh,
3
2
0
Cr
Cr
E 0,41V

  . Ion Cr2+
có thể tạo nên các phức chất như [Cr(NH3)6]Cl2,
[Cr(CN)6],…[26], [30].
1.1.2.2. Hợp chất Cr(III)
Sự có mặt và nồng độ của crom trong môi trường phụ thuộc vào thành phần
hóa học khác nhau và tính chất vật lý như sự thủy phân, quá trình hình thành, phản
ứng oxi hóa khử và sự hấp phụ. Trong dung dịch Cr(III) tồn tại như là một
hexaaquachromium (3+) và nó là sản phẩm thủy phân của:

 OHO)Cr(OH)(HOHO)Cr(H 3
2
522
3
62

 OHO)(HCr(OH)OHO)Cr(OH)(H 34222
2
52

 OHO.HCr(OH)OHO)(HCr(OH) 3232422

15. 11
Tuy nhiên tạp chất trihydroxochromium tan ít trong khoảng pH = 5,5 - 12, tuy
nhiên Cr(OH)3.H2O là một hyđroxit lưỡng tính, ở pH cao hơn nó dễ dàng chuyển
hóa thành tetra-hydroxo. 4(Cr(OH) ;pK = 15,4
3 2 4 3Cr(OH) 2H O Cr(OH) H O 
  
Khi dung dịch Cr(III) có nồng độ lớn hơn 10-6
M thì sẽ tồn tại các sản phẩm
thủy phân như là  6
64
5
43
4
22 (OH)Cr,(OH)Cr,(OH)Cr .
 Crom (III) oxit:
 Crom (III) oxit dạng tinh thể có màu đen ánh kim, có cấu tạo giống Al2O3.
 Là hợp chất bền nhất của crom, nó nóng chảy ở 22650
C và sôi ở 30270
C.
Vì có độ cứng tương đương Al2O3 nên nó thường được dùng làm bột mài bóng
kim loại.
 Dạng vô định hình là chất bột màu lục thẫm thường dùng làm bột màu cho
sơn và thuốc vẽ.
 Crom (III) oxit trơ về mặt hóa học nhất là sau khi đã nung, nó không tan
trong nước, trong dung dịch axit hay dung dịch kiềm. Nó chỉ thể hiện tính lưỡng
tính khi nấu chảy với kiềm hay kali hyđrosunfat.
2 3 2 2Cr O 2KOH 2KCrO H O  
OHKCrO22KOHOCr 2232 
OH3SOK3)(SOCr6KHSOOCr 242342432 
 Công dụng lớn nhất của Cr2O3 là làm nguyên liệu để điều chế kim loại
crom.
 Crom (II) hyđroxit:
 Crom (III) hyđroxit Cr(OH)3 có cấu tạo và tính chất giống nhôm hyđroxit.
Nó là kết tủa nhầy, màu lục nhạt, không tan trong nước và có thành phần biến đổi.
 Là hợp chất lưỡng tính điển hình, khi mới điều chế hyđroxit tan dễ dàng
trong axit và dung dịch kiềm.

 3
6223 ]O)Cr(H[O3HCr(OH)

 O)](HCr(OH)[O2HOHCr(OH) 242
-
3

16. 12
Ion 
O)](HCr(OH)[ 24 thường được viết gọn là 
]Cr(OH)[ 4 , có thể kết hợp thêm
ion 
OH tạo thành 2
5 ]Cr(OH)[ và 3
6 ]Cr(OH)[ . Tất cả những ion này được gọi
chung là hyđroxocromit. Hyđroxocromit có màu lục nhạt, khi đun nóng trong dung
dịch đã thủy phân tạo thành kết tủa Cr(OH)3 [2], [24].
 Muối crom (III):
Crom (III) là trạng thái oxi hóa bền nhất của crom, muối crom (III) có tính
chất thuận từ, rất bền trong không khí khô và bị thủy phân mạnh hơn muối crom
(II). Phản ứng thủy phân nấc thứ nhất của muối crom (III) có thể coi như phản ứng
tạo phức chất hyđroxit:

 OHO)Cr(OH)(HOHO)Cr(H 3
2
522
3
62
Và xa hơn nữa là các phức chất có thể trùng hợp lại. Có bán kính bé và điện
tích lớn, ion Cr3+
là một trong những chất tạo thành phức chất mạnh nhất, nó có thể
tạo nên những phức chất với hầu hết các phối tử đã biết.
Tuy nhiên, độ bền của các phức chất crom (III) biến đổi trong khoảng giới hạn
rộng tùy theo bản chất của phối tử và cấu hình của phức chất. Một số phức chất bền
là -3
6
3
63 ]Cr(X),])Cr(NH[ 
(X là 2
242
----
])O[Cr(C,CN,SCN,Cl,F và những phức
chất vòng càng với axetylaxeton, với hyđroxi-8-quinolin chẳng hạn [25], [27].
1.1.2.3. Hợp chất Cr(VI)
Crom hình thành một vài hợp chất, mối quan hệ tỉ lệ của nó phụ thuộc vào độ
pH và tổng nồng độ Cr(VI), H2CrO4 là một axit mạnh.
75,0
1442 10HCrOHCrOH 
 K
45,6
2
2
44 10CrOHHCrO 
 K
Và ở pH > 1 nó tạo thành các hợp chất phổ biến, ở pH > 7 chỉ có ion 2
4CrO tồn
tại trong dung dịch với nhiều nồng độ khác nhau. Ở pH = 1 - 6, 
4HCrO ưu tiên tạo
thành Cr(VI) nồng độ 10-2
khi nó bắt đầu ngưng tụ sản phẩm ion đicromat, màu đỏ cam.
2,2
22
2
724 10OHOCrHCrO2 

K
Trong phạm vi pH bình thường ở các vùng nước tự nhiên các
ion 
4
2
4 HCrO,CrO và 2
72OCr cũng được tạo thành. Chúng tạo thành nhiều hợp
chất của Cr(VI) hòa tan hoàn toàn và linh động trong môi trường.

17. 13
Tuy nhiên, các hợp chất Cr(VI) thường được chuyển về Cr(III) bởi các chất
cho electron như các vật chất hữu cơ hoặc các chất khử vô cơ [11], [28].
1.1.3. Ứng dụng của crom
 Crom được sử dụng trong ngành luyện kim để tăng khả năng chống ăn mòn
và đánh bóng bề mặt.
 Nó có thể là một thành phần của hợp kim, chẳng hạn như thép không gỉ để
làm dao, kéo, dùng trong mạ crom, trong quá trình anot hóa (dương cực hóa nhôm),
theo nghĩa đen là chuyển bề mặt nhôm dày thành ruby.
 Làm thuốc nhuộm và sơn: Oxit crom (Cr2O3) là chất đánh bóng kim loại
với tên gọi phấn lục.
 Các muối crom nhuộm màu cho thủy tinh thành màu xanh lục của ngọc
lục bảo.
 Crom là thành phần tạo ra màu đỏ của hồng ngọc, vì thế nó được sử
dụng trong sản xuất hồng ngọc tổng hợp. Nó tạo ra màu vàng rực rỡ của thuốc
nhuộm và sơn.
 Là một xúc tác cromit được sử dụng làm khuôn để nung gạch ngói, các
muối crom được sử dụng trong quá trình thuộc da.
 Kali đicromat (K2Cr2O7) là một thuốc thử hóa học, được sử dụng trong quá
trình làm vệ sinh các thiết bị bằng thủy tinh trong phòng thí nghiệm cũng như trong
vai trò một tác nhân chuẩn độ. Nó cũng được sử dụng làm chất ổn định màu cho các
thuốc nhuộm vải [28].
 Oxit crom (CrO2) được sử dụng sản xuất băng từ, tạo hiệu suất tốt hơn.
 Trong y học, crom như là chất phụ trợ ăn kiêng để giảm cân, thông thường
dưới dạng clorua crom (crom hóa trị III).
 Ngoài ra nó còn được dùng làm phụ gia cho vào xăng, làm dây dẫn chịu
nhiệt độ cao,…[20], [23].
1.1.4. Các nguồn ô nhiễm crom và ảnh hưởng của nó đến sức khỏe của con
người và động vật
1.1.4.1. Các nguồn gây ô nhiễm crom vào môi trường
Crom đi vào môi trường từ rất nhiều nguồn khác nhau, nhưng có thể nói tập
trung vào các nguồn chính sau:

18. 14
 Crom được giải phóng vào không khí do các quá trình đốt cháy và công
nghiệp luyện kim tạo thành.
 Cr(III) và Cr(VI) thải vào môi trường chủ yếu từ các nguồn thải điểm, kết quả
của các quá trình hoạt động của con người. Tổng lượng crom được thải vào khí quyển
ở Mỹ là 64% do đốt nhiên liệu và sản xuất thép, 32% thải ra từ việc sản xuất hóa chất,
mạ crom và các quá trình làm lạnh trong công nghiệp có sử dụng hóa chất cromat.
 Crom có mặt trong tất cả các đối tượng môi trường như: nước không khí,
đất và cơ thể động vật, thực vật [21], [22].
Bảng 1.2. Hàm lượng crom trong các đối tượng môi trường
Đối tượng vật chất Hàm lượng crom
Đất trồng trọt
Đất, đá
Nước
Nước sông ô nhiễm
Nước biển
Thực phẩm:
Rượu vang
Bia
Cồn
Không khí sạch
Không khí ô nhiễm
Thực vật
Động vật
1 ÷ 1000 mg/kg
10 ÷ 50 mg/kg
0,1 ÷ 117 μg/l
5 – 50 μg/ L
0,2 ÷ 50 μg/l
0,45 mg/l
0,30 mg/l
0,135 mg/l
5.10-6
÷ 1,2.10-3
μg/m3
0,015 ÷ 0,03μg/m3
0,006 ÷ 18 mg/kg
0,03 ÷ 1,6 mg/kg
Bảng 1.3. Lượng crom đưa vào và lượng crom mà cơ thể hấp thu được
Nguồn Lượng đưa vào hàng ngày Lượng cơ thể hấp thu được
Thực phẩm <200 μg <10 μg
Nước uống 0,8 – 16 μg <1 μg
Không khí xung quanh <1000 ng <5 μg
 Các ngành công nghiệp mạ điện, thuộc da và dệt sợi thải ra một lượng lớn
crom trong nước thải. Các quá trình trong nông nghiệp cũng như quá trình xói mòn
cũng đóng góp một lượng đáng kể crom trong nước thải. Ví dụ lượng crom trong
nước máy dùng trong gia đình ở Mỹ là 0,4 đến 0,8 μg/L (nồng độ tối đa cho phép là
100 μg/L) [6], [13].

19. 15
1.1.4.2. Ảnh hưởng của crom đến sức khỏe con người và động vật
Trong nước crom nằm ở hai dạng hóa trị: anion Cr(III) và anion Cr(VI) là
CrO4
2-
và Cr2O7
2-
. Hàm lượng crom trong nước sinh hoạt và nước tự nhiên rất thấp
nên người ta thường xác định tổng hàm lượng. Trong các nguồn nước thải, tùy theo
mục đích phân tích, ta có thể định dạng riêng rẽ hàm lượng crom ở dạng không tan
và dạng tan ở các dạng Cr(III) và Cr(VI).
Nhìn chung, sự hấp thụ của crom vào cơ thể con người tùy thuộc vào trạng thái
oxi hóa của nó. Cr(III) là trạng thái oxi hóa ổn định nhất. Có thể thu được Cr(III) bằng
cách hòa tan nguyên tố crom trong các axit như axit clohyđric hay axit sunfuric.
Crom (III) là một chất dinh dưỡng thiết yếu giúp cơ thể sử dụng các đường,
protein, chất béo và sự thiếu hụt nó có thể sinh ra bệnh gọi là thiếu hụt crom.
Ngược lại, Cr(VI) lại rất độc. Cr(VI) hấp thụ qua dạ dày, ruột nhiều hơn
Cr(III) mức độ hấp thụ qua đường ruột tùy thuộc vào dạng hợp chất mà nó sẽ hấp
thụ và còn có thể thấm qua màng tế bào [32], [33].
Nếu Cr(III) chỉ hấp thụ 1% thì lượng hấp thụ của Cr(VI) lên tới 50%. Tỷ lệ
hấp thụ qua phổi không xác định được, mặc dù một lượng đáng kể đọng lại trong
phổi và phổi là một trong những bộ phận chứa nhiều crom nhất.
Crom xâm nhập vào cơ thể người qua ba con đường:
 Hô hấp
 Tiêu hóa
 Tiếp xúc trực tiếp với da
Con đường xâm nhập, đào thải crom ở cơ thể người chủ yếu qua con đường
thức ăn. Crom (VI) đi vào cơ thể người dễ gây biến chứng, tác động lên tế bào, lên
mô tạo ra sự phát triển tế bào không nhân, gây ung thư, tuy nhiên với hàm lượng
cao crom làm kết tủa các protein, các axit nucleic và ức chế hệ thống men cơ bản.
Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất kì con đường nào crom cũng được hòa tan
vào trong máu ở nồng độ 0,001 mg/l, sau đó chúng chuyển vào hồng cầu và hòa tan
trong hồng cầu nhanh gấp 10 ÷ 20 lần. Từ hồng cầu crom chuyển vào các tổ chức
phủ tạng, được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại chuyển qua nước tiểu.
Từ các cơ quan phủ tạng crom hòa tan dần vào máu, rồi đào thải qua nước tiểu từ
vài tháng đến vài năm.

20. 16
Các nghiên cứu cho thấy con người hấp thụ Cr6+
nhiều hơn Cr3+
nhưng độc
tính của Cr6+
lại cao hơn Cr3+
khoảng 100 lần.
Nước thải sinh hoạt có thể chứa lượng crom tới 0,7 μg/ml mà chủ yếu ở dạng
Cr(VI), có độc tính với nhiều loại động vật có vú.
Crom (VI) dù chỉ một lượng nhỏ cũng có thể gây độc đối với con người. Nếu
crom có nồng độ lớn hơn giá trị 0,1 mg/l gây rối loạn sức khỏe như nôn mửa…Khi
thâm nhập vào cơ thể nó liên kết với các nhóm –SH trong ezim và làm mất hoạt tính
của enzim gây ra rất nhiều bệnh cho con người [3], [36].
Crom và các hợp chất của crom chủ yếu gây các bệnh ngoài da. Bề mặt da là bộ
phận dễ ảnh hưởng, niêm mạc mũi dễ bị loét. Phần sụn của vách mũi dễ bị thủng. Khi
da tiếp xúc trực tiếp vào dung dịch Cr(VI), chỗ tiếp xúc dễ bị nổi phồng và loét sâu, có
thể bị loét đến xương. Khi Cr(VI) xâm nhập vào cơ thể qua da, nó kết hợp với protein
tạo thành phản ứng kháng nguyên. Kháng thể gây hiện tượng dị ứng, bệnh tái phát. Khi
tiếp xúc trở lại, bệnh sẽ tiến triển nếu không được cách ly và sẽ trở thành tràm hóa.
Khi crom xâm nhập theo đường hô hấp dễ dẫn tới bệnh viêm yết hầu, viêm
phế quản, viêm thanh quản do niêm mạc bị kích thích (sinh ngứa mũi, hắt hơi, chảy
nước mũi). Nhiễm độc crom có thể gây ung thư phổi, ung thư gan, loét da, viêm da
tiếp xúc, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, thủng vách ngăn giữa hai lá mía, viêm thận,
đau răng, tiêu hóa kém, gây độc cho hệ thần kinh và tim [26], [29].
1.2. Chất xúc tác thải FCC
Ngày nay, tất cả các nhà máy lọc dầu trên thế giới đều áp dụng công nghệ
cracking xúc tác pha lưu thể (Fluid Catalytic Cracking, viết tắt là FCC). Chất xúc
tác cho công nghệ này gọi là xúc tác FCC.
1.2.1. Thành phần xúc tác FCC
Xúc tác FCC dùng cho quá trình cracking được nâng cấp liên tục theo thời
gian với thành phần và tính chất ưu việt hơn so với loại xúc tác cũ.
Ngoài hai hợp phần chính là zeolit Y và chất nền, trong xúc tác FCC thương
mại còn có thêm các chất phụ trợ nhằm đạt được các mục tiêu cụ thể của các nhà
máy. Ví dụ, thêm kim loại Pt để xúc tiến cho quá trình CO  CO2, nghĩa là để giảm
thiểu lượng khí thải CO ra môi trường; thêm zeolit ZSM-5 để gia tăng trị số octan
của xăng hoặc tăng hiệu suất popylen (dùng cho quá trình sản xuất poly-propylen,
PP)…Hình 1.1 dưới đây là sơ đồ về các hợp phần của xúc tác FCC [4], [31].

21. 17
 Pha hoạt động:
Hiện nay, xúc tác FCC có chứa thành phần pha hoạt động chính là zeolit Y.
Zeolit Y có cấu trúc tinh thể giống như cấu trúc của một loại zeolit tự nhiên có tên
là Faujazit. Do đó, nó được mang mã hiệu quốc tế là FAU do Ủy ban danh pháp của
IUPAC đề nghị. Thành phần hóa học của một đơn vị tinh thể cơ bản của Y là
Na56[(AlO2)56(SiO2)436].250H2O.
 Pha nền:
Thành phần quan trọng thứ hai của xúc tác FCC là pha nền (còn gọi là chất
nền). Nhiều pha nền có thành phần tương tự thành phần chính của chất xúc tác,
cracking được sử dụng trước đây khi chưa phát hiện ra zeolit , trong thời kỳ chiến
tranh thế giới thứ hai, đất sét xử lý axit hoặc aluminosilicat vô định hình được sử
dụng làm xúc tác cracking. Trong chất xúc tác FCC, zeolit được phát tán trong chất
nền. Thành phần của chất nền và điều kiện chế tạo xúc tác được lựa chọn sao cho
chất xúc tác có hoạt tính và độ bền thích hợp.
Nguyên liệu Sản phẩm trung gian Sản phẩm cuối cùng
Oxyt silic
Oxyt nhôm 10-50%
Hydroxyt natri
Cloria đất hiếm Pha hoạt động xúc tác
Sulfat amoni
……….
Vật liệu khoáng sét 50-90%
Oxyt silic
Oxyt nhôm,…. Pha ổn định cấu trúc và có
hoạt tính xúc tác
Bạch kim
Đất hiếm
Zeolit ZSM-
Antimon,…
Hình 1.1. Các hợp phần chính của xúc tác FCC
Chất xúc tác
FCC
Zeolit
Chất nền
Chất phụ trợ
0-10%

22. 18
Chức năng vật lí của chất nền: tác nhân kết dính, hỗ trợ khuếch tán, môi
trường pha loãng, đồng thời là chất tải nhiệt và chất thu gom natri. Chất nền đóng
vai trò quan trọng trong việc cải thiện tính chất xúc tác của chất xúc tác FCC. Một
chất nền hoạt động có thể được thực hiện các chức năng xúc tác sau:
 Cracking các phân tử hydrocacbon có kích thước lớn, vì các phân tử này
không thể khuếch tán vào bên trong mao quản zeolic.
 Nâng cao độ bền của xúc tác với kim loại, vì chất nền có thể cracking các
phân đoạn nặng chứa kim loại và liên kết với kim loại, nhờ đó bảo vệ zeolit trước sự
tấn công của kim loại.
 Cải thiện độ bền của xúc tác đối với các hợp chất nitơ trong nguyên liệu
cracking, nhờ đó tránh được ngộ độc bởi các hợp chất của nitơ.
 Giảm thiểu lượng phát thải SOx.
 Cải thiện trị số octan của xăng do hạn chế tốc độ phản ứng chuyển dịch
hydro.
Xúc tác FCC có pha nền hoạt tính thường được sử dụng trong các công đoạn
mà người ta không thể tiến hành cracking trong những điều kiện khắc nghiệt. Dưới
những điều kiện cracking bình thường, chất nền hoạt tính có thể góp phần gia tăng
độ chuyển hóa và trị số octan của xăng. Tuy nhiên, chất nền hoạt tính cũng làm
giảm độ chọn lọc, làm tăng cốc, khí khô và các olefin C3, C4 [27], [34].
 Các chất phụ trợ xúc tác
Nhằm nâng cao chất lượng nhiên liệu, hiệu suất xăng nhiều hơn, đồng thời
phải tạo ra nhiều sản phẩm khác, ví dụ như anken nhẹ nhằm phục vụ cho công
nghiệp hóa dầu, các chất phụ trợ được thêm vào xúc tác FCC như zeolit ZSM-5,
HY, zeolit β,… và một số chất phụ trợ khác.
 Zeolit ZSM-5: công thức hóa học là NanAlnSiO96-nO192.~16H2O (n<27).
Zeolit ZSM-5 là một zeolit có hàm lượng SiO2, tỷ số SiO2/Al2O3 có thể biến đổi từ
20 đến 8000. Ngoài tính chất axit mạnh của H-ZSM-5, zeolit này còn có một tính
chất nổi bật là tính chất chọn lọc hình dạng. Đây là yếu tố then chốt làm gia tăng trị
số octan của xăng khi một chất phụ trợ hiệu quả cho xúc tác FCC để làm tăng trị số
octan của xăng và olefin nhẹ, đặc biệt là propen.

23. 19
 Các vật liệu rây phân tử (RPT) dẫn xuất từ AlPO4; SAPO, MeAPO,
MeAPSO
Vật liệu rây phân tử dạng aluminophosphat và dẫn xuất được thêm vào xúc tác
FCC nhằm làm tăng trị số octan của xăng, tuy nhiên cho đến nay các xúc tác này
chưa được thương mại hóa.
 AlPO4-n: có thành phần hóa học là xR.Al2O3.1,0-1,2P2O5.4H2O (R là chất
tạo cấu trúc hữu cơ). Vật liệu AlPO4-n có độ axit bề mặt rất nhỏ nên bị hạn chế
trong chế tạo chất xúc tác cracking.
 Các vật liệu SAPO, MeAPO và MeAPSO: được điều chế bằng cách thay
thế đồng hình một số nguyên tố khác nhau vào mạng AlPO4. Chẳng hạn, thêm silic
vào mạng cấu trúc của hệ aluminophosphat có thể tạo ra vật liệu RPT mới là silico
aluminophotphat (SAPO). Việc thay thế đồng hình một số ion kim loại vào mạng
cấu trúc AlPO4 có thể tạo ra MeAPO, còn thay thế đồng hình một số ion kim loại
vào mạng cấu trúc SAPO thì lại tạo ra vật liệu MeAPSO. Các loại vật liệu này khi
được thêm vào xúc tác FCC sẽ làm tăng hiệu quả của việc sử dụng xúc tác thông
qua việc làm tăng trị số octan của xăng và nâng cao tính axit của xúc tác FCC.
 Các loại vật liệu khác
Ngoài các chất phụ trợ trên, người ta còn có thể sử dụng zeolit mordenit,
ZSM-11, ZSM-22,…hoặc các loại vật liệu mao quản trung bình làm chất phụ trợ
cho xúc tác FCC.
Tuy nhiên, cho đến nay hệ xúc tác ZSM-5/Y/pha nền là nổi trội hơn cả, đang
được sử dụng ở quy mô công nghiệp cho các quá trình craking tạo xăng có trị số
octan cao và nhiều olefin nhẹ. Ngoài ra, các chất phụ trợ khác nhau như mordenit,
VPI-5, zeolit β và một số vật liệu mao quản trung bình khác đang là mục tiêu
nghiên cứu để chế tạo ra các chất xúc tác FCC mới nhằm tận dụng tối đa nguồn dầu
mỏ, nâng cao chất lượng sản phẩm cracking.
Để có thể cracking được nhiều loại phân tử hydrocacbon có kích thước phân
tử khác nhau, đã nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác đa mao quản. Để chế tạo hệ xúc tác
đa mao quản, thường đi theo hai hướng: tổng hợp vật liệu có kích thước đa mao
quản (Y-MCM-41, Y-SBA15,…) hoặc phối trộn các loại vật liệu có tính chất khác

24. 20
nhau để tạo thành hệ vật liệu mong muốn (thành phần pha nền, thành phần pha hoạt
tính và thành phần phụ trợ).
Quá trình tổng hợp vật liệu đa mao quản thường gồm hai giai đoạn. Giai đoạn
đầu là tổng hợp mầm vi tinh thể có kích thước nano. Giai đoạn hai là sử dụng chất
tạo cấu trúc để định hướng tạo vật liệu mao quản trung bình từ các mầm vi tinh thể.
Phương pháp này tương đối phức tạp và thường xúc tác đa mao quản vẫn phải phối
trộn thêm với các thành phần phụ trợ khác để đáp ứng được các yêu cầu khác nhau.
Việc phối trộn các loại vật liệu có tính chất khác nhau để tạo ra 1 hệ vật liệu
như mong muốn thường được áp dụng phổ biến. Các cấu tử sẽ được phối trộn theo
những tỷ lệ khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng của hệ xúc tác, sau đó sẽ được
tạo hạt để tăng khả năng gắn kết, tăng độ bền của xúc tác,…[4], [35].
1.2.2. Các nguyên nhân gây mất hoạt tính xúc tác FCC
Trong quá trình cracking xúc tác, những yếu tố chính làm giảm hoạt tính xúc
tác bao gồm:
 Điều kiện tái sinh (nhiệt độ, hơi nước,…): sẽ phá hủy một phần cấu trúc của
tinh thể zeolit.
 Ngộ độc kim loại.
 Nhiễm cacbon từ cacbon trong cặn nguyên liệu hoặc cacbon tạo ra từ phản
ứng cracking dẫn đến xúc tác bị cốc hóa.
 Do nitơ, lưu huỳnh có trong nguyên liệu.
Có thể phân ra hai loại tác động làm giảm hoạt tính xúc tác: tác động có thể
phục hồi và tác động không thể phục hồi. Tác động có thể phục hồi là tác động làm
giảm hoạt tính xúc tác nhưng ta có thể phục hồi, cải thiện được hoạt tính xúc tác đã
qua sử dụng. Còn tác động không thể phục hồi là tác dộng làm giảm hoạt tính xúc
tác mà ta không thể phục hồi hay cải thiện được hoạt tính xúc tác đã qua sử dụng.
Bảng 1.4. Các loại tác động có gây giảm hoạt tính xúc tác
Cách giảm hoạt tính Tác động có thể khôi phục Tác động không thể khôi phục
Lão hóa xúc tác Thủy nhiệt
Đầu độc xúc tác Cốc N, S, O (phân cực) Na, V, Ni, v.v…
Biến đổi xúc tác Cốc bám Kim loại bám

25. 21
 Giảm hoạt tính do thủy nhiệt:
Nguyên nhân chính là do sự thay đổi theo thời gian của thành phần zeolit và
pha nền trong xúc tác. Trong lò tái sinh, xúc tác chịu nhiệt độ cao và luôn có hơi
nước tồn tại. Do đó, zeolit trong hạt xúc tác chịu cả hai quá trình loại nước và loại
nhôm làm cho kích thước của ô mạng (ÚC) giảm. Ngoài ra, zeolit còn có thể bị phá
hủy hay cấu tạo lại cấu trúc tinh thể. Các hạt xúc tác dính bết lại với nhau khi có
mặt của hơi nước, làm giảm mạnh diện tích bề mặt và gây biến đổi phân bố kích
thước lỗ xốp của xúc tác [4].
Bảng 1.5. Sự biến đổi hoạt tính xúc tác
Tính chất xúc tác
30% USY
Xúc tác mới Xúc tác cân bằng
Kích thước ô mạng cơ sở, Å 24,55 24,25
Số nguyên tử Al trong một ô mạng cơ sở 41 7
Độ chuyển hóa MAT, % khối lượng 86 63
Dưới đây là kết quả thí nhiệm làm giảm hoạt tính bằng phương pháp thủy
nhiệt với tốc độ gia nhiệt là 200
C/phút, trong dòng không khí.
Hình 1.2. Độ bền nhiệt của zeolit USY
Độ tinh thể của zeolit USY giảm dần khi nhiệt độ tăng từ 500-9000
C. Ở nhiệt
độ cao hơn sẽ giảm mạnh hơn nữa.
 Giảm hoạt tính xúc tác do kim loại:
Trong thành phần dầu thô thường chứa một số kim loại nặng như vanadi,
niken,…các kim loại này sẽ bám vào xúc tác làm giảm hoạt tính của xúc tác.
Vanadi (V): dưới các điều kiện trong thiết bị tái sinh (nhiệt độ, hơi nước và
oxy có trong không khí đốt cốc), trong môi trường oxy hóa, V sẽ tạo thành V2O5,
khi gặp hơi nước sẽ tạo axit vanadit thấm sâu vào bên trong mạng zeolit, phá hủy
cấu trúc mạng. Ngoài ra, V góp phần làm tăng trưởng quá trình khử hyđrocacbon
tạo H2, làm giảm độ chọn lọc của chất xúc tác.

26. 22
Niken (Ni): khác với V, Ni không di chuyển vào trong cấu trúc mạng ở các
điều kiện trong môi trường tái sinh, nó chỉ tích tụ trên bề mặt hạt xúc tác và có vai
trò như chất trợ xúc tác cho phản ứng dehydro hóa, tách hydro từ các hợp chất bền
và tạo ra các olefin không bền. Các olefin này có thể polime hóa để tạo các
hydrocacbon nặng. Trong quá trình cracking, việc có mặt của Ni sẽ làm tăng hiệu
suất tạo H2 và cốc.
Natri (Na): trong xúc tác, mới có một lượng nhỏ Na (thông thường 0,1 - 0,4%
khối lượng), ngoài ra nó còn có thể có trong nguyên liệu cặn nặng. Natri cũng được
xem là một kim loại độc do nó tác động làm trung hòa các tâm axit, làm giảm sự
bền nhiệt của pha nền, zeolit và làm giảm điểm nóng chảy của hạt xúc tác. Natri
chính là tác nhân làm tăng cường quá trình phá hủy thủy nhiệt các zeolit và tăng tác
dụng phá hoại của V.
 Các yếu tố khác:
Như đã biết, các hợp chất chứa nitơ trong nguyên liệu sẽ làm trung hòa tâm
axit và theo đó giảm hoạt tính nhưng tác động đó chỉ tạm thời và sẽ hết khi tái sinh
xúc tác. Lưu huỳnh (S) tồn tại cùng với V sẽ làm giảm hoạt tính xúc tác. Sự phá hủy
cấu trúc zeolit do V luôn đi cùng với sự tồn tại của SOx. Cốc làm giảm hoạt tính
bằng cách “che” các lỗ xốp và khóa các tâm hoạt tính trên bề mặt. Tác động của cốc
là có thể hồi phục vì cốc bị đốt trong lò tái sinh [4], [31].
1.2.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng xúc tác thải FCC trên thế giới
Xúc tác thải FCC thường được xử lý theo các hướng như chôn lấp, sử dụng
làm xúc tác cân bằng, làm xúc tác cho các quá trình khác, sử dụng làm phụ gia cho
bê tông,…Dưới đây là những nghiên cứu ứng dụng xúc tác thải FCC trên thế giới:
 Sử dụng làm xúc tác cân bằng cho giai đoạn khởi động của nhà máy lọc dầu
mới: xúc tác thải FCC sau khi được xử lý cốc triệt để sẽ trở thành xúc tác cân bằng
(ecat). Loại xúc tác cân bằng này được sử dụng cho giai đoạn khởi động và giai
đoạn vận hành thử nghiệm của các nhà máy lọc dầu. Lượng xúc tác này được sử
dụng cho mỗi nhà máy lọc dầu là tương đối lớn.
 Thu hồi kim loại nặng: xúc tác thải FCC thường chứa nhiều kim loại nặng
khác nhau như V, Ni,... Hiện nay, thường sử dụng một số phương pháp tách kim
loại như sau:
 Tách kim loại bằng phương pháp điện phân nóng chảy

27. 23
 Tách kim loại bằng phương pháp thủy nhiệt
 Tách kim loại bằng phương pháp hóa học
 Sản xuất xi măng Portland: ứng dụng xúc tác thải FCC cho sản xuất xi
măng đã được nhiều tác giả trên thế giới nghiên cứu. Khi bổ sung xúc tác thải FCC
với hàm lượng hợp lý vào xi măng sẽ có tác dụng làm tăng khả năng chịu nén của
vật liệu và đồng thời làm giảm giá thành sản phẩm.
 Sử dụng xúc tác thải FCC làm xúc tác cho quá trình chuyển hóa polyolefin
để sản xuất nhiên liệu và nguyên liệu cho hóa dầu: Để tăng giá trị sản phẩm, đồng
thời tận dụng nguồn xúc tác thải FCC, ông Lin và cộng sự của trường đại học Kao
Yuan, Đài Loan đã nghiên cứu chuyển hóa các polyolefin thành nhiên liệu, nguyên
liệu cho hóa dầu với việc sử dụng xúc tác thải FCC làm xúc tác cho quá trình
chuyển hóa.
 Sử dụng xúc tác thải FCC làm xúc tác cho quá trình chuyển hóa n-buten
thành các sản phẩm có giá trị cao hơn như iso-buten, iso-butan, xăng.
 Sử dụng làm chất mang xúc tác cho quá trình Fischer-Tropch: Sivakumar
và các cộng sự đã sử dụng xúc tác thải FCC của hãng Engelhard và Albemarle để
chế tạo xúc tác Fe-Cu-K/ Engelhard và Fe-Cu-K/Albermarle dùng cho phản ứng
Fischer-Tropch sử dụng nguyên liệu là khí tổng hợp.
 Xúc tác thải FCC trước khi sử dụng làm xúc tác cho các quá trình khác phải
được phục hồi hoạt tính, loại bỏ cốc, các kim loại gây ngộ độc mạnh và có hàm
lượng lớn. Phương pháp phổ biến nhất để loại cốc là oxy hóa hoàn toàn dưới dòng
không khí hay oxy. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng thành phần của cốc không khí
không chỉ có hai nguyên tố là C và H mà còn có các hợp chất cơ kim. Các hợp chất
cơ kim này chủ yếu chủ yếu có các nguyên tố kim loại Ni, V, do vậy, cốc khó có thể
được oxy hóa hoàn toàn. Để tăng khả năng oxy hóa hoàn toàn, một số phụ gia đã
được nghiên cứu cho thêm vào trong quá trình hoạt hóa. Việc loại bỏ các kim loại
gây ngộ độc xúc tác như V, Ni, Fe,… cũng được xem là cách để phục hồi hoạt tính
của xúc tác thải FCC. Một số nghiên cứu trên thế giới, đã nghiên cứu ảnh hưởng
của kim loại trong xúc tác và nghiên cứu sử dụng các phương pháp khác nhau để
tách kim loại ra khỏi xúc tác thải FCC. Quá trình tách kim loại không phải khó,
nhưng vấn đề đặt ra là khi tách kim loại thì Al trong xúc tác cũng bị tách theo, do
đó, cấu trúc của zeolit trong xúc tác bị phá hủy và làm giảm hoạt tính xúc tác.

28. 24
Xúc tác FCC là loại xúc tác đa mao quản, gồm có chất hoạt động, chất nền và
chất phụ trợ, trong đó thành phần chiếm chủ yếu là chất nền và thành phần tạo hoạt
tính xúc tác là chất hoạt động và chất phụ trợ. Sau một thời gian hoạt động, hoạt
tính của xúc tác FCC giảm và bị thải ra ngoài. Hoạt tính giảm do cốc bám vào xúc
tác và chủ yếu do hoạt tính của các chất hoạt động và chất phụ trợ giảm. Chất nền
thường có khả năng bền cơ, bền nhiệt, do vậy cấu trúc mao quản của chất nền
thường không bị thay đổi nhiều với xúc tác ban đầu, nên hoàn toàn có thể làm chất
nền cho các quá trình xúc tác khác [4], [31], [35].
1.2.4. Tình hình nghiên cứu ứng dụng xúc tác thải FCC ở Việt Nam
Thực hiện dự án Khoa học và Công nghệ của tỉnh Quãng Ngãi, Công ty cổ
phần Cơ - Điện - Môi trường Lilama đã nghiên cứu sản xuất sản phẩm gạch không
nung từ xúc tác FCC đã qua sử dụng của nhà máy lọc dầu Dung Quất. Công nghệ
được lựa chọn để sản xuất gạch không nung từ xúc tác FCC đã qua sử dụng là công
nghệ hoạt hóa nước kết hợp với kỹ thuật nên ép gạch không nung bằng máy ép gạch
thủy lực, lực ép tối đa có thể lên tới 30 kg/cm3
. Quy trình sản xuất gạch không nung
từ xúc tác FCC đã qua sử dụng gồm có quy trình cấp nguyên liệu, quy trình trộn
hỗn hợp và phay, quy trình ép gạch.
Nghiên cứu sử dụng xúc tác thải FCC của nhà máy lọc dầu Dung Quất làm
phụ gia xi măng của nhóm nghiên cứu thuộc Tổng công ty Dung dịch khoan và hóa
phẩm dầu khí kết hợp với Viện Dầu khí. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng xúc tác
thải FCC của nhà máy có thể sử dụng làm phụ gia khoáng cho sản xuất xi măng, các
chỉ tiêu của phụ gia FCC đáp ứng được tiêu chuẩn TCVN 6882:2001 “Phụ gia
khoáng cho xi măng” và ASTM C618-99 “Yêu cầu kỹ thuật của tro bay hay
pozzolan nung hoặc tự nhiên dùng làm phụ gia khoáng cho bê tông”. Tỷ lệ xúc tác
tối đa để sản xuất xi măng Portland là 15% trên tổng khối lượng.
Nghiên cứu sử dụng xúc tác thải FCC làm xúc tác cho quá trình chuyển hóa
cao su trong lốp ô tô phế thải thành nhiên liệu lòng của nhóm nghiên cứu thuộc
Viện Dầu khí kết hợp Trường đại học Mỏ - Địa chất. Kết quả nghiên cứu sơ bộ cho
thấy, việc sử dụng xúc tác thải FCC khi nhiệt phân lốp ô tô phế thải đã làm cho sản
phẩm lòng giảm về số lượng nhưng chứa nhiều cấu tử hyđrocacbon nhẹ,

29. 25
hyđrocacbon bão hòa hơn và có độ chọn lọc xăng, kerosen cao hơn so với phương
pháp xử lý nhiệt phân thông thường.
Công trình nghiên cứu của nghiên cứu sinh Vũ Thị Minh Hồng đã nghiên cứu
quá trình hoàn nguyên xúc tác thải FCC, để sử dụng làm xúc tác cho quá trình
cracking cặn dầu thô và phản ứng được thực hiện trên thiết bị MAT. Quá trình hoàn
nguyên xúc tác được tiến hành theo các bước: nung xúc tác, xử lý bằng axit, cấy
nguyên tử nhôm vào khung mạng, bổ sung các pha hoạt động (zeolit Y, USY và
ZSM-5) và tạo hạt xúc tác bằng phương pháp ép đùn. Kết quả cracking cho thấy,
xúc tác thải FCC sau khi hoàn nguyên có hoạt tính xúc tác và độ chọn lọc xăng cao
hơn so với xúc tác cân bằng.
Công trình nghiên cứu của PGS.TS Đặng Tuyết Phương đã nghiên cứu tái sinh
xúc tác thải FCC với điều kiện: nhiệt độ nung 6000
C trong 3h, xử lý axit và làm
tăng độ axit bằng phương pháp cấy Al. Xúc tác tái sinh được sử dụng làm xúc tác
cho quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học đi từ nguồn nguyên liệu sinh khối. Kết
quả đánh giá cho thấy khi quá trình nhiệt phân sử dụng xúc tác tái sinh, nhiệt độ
nhiệt phân tối ưu của quá trình đã giảm khoảng 1000
C, đồng thời hiệu suất tạo sản
phẩm lòng cao hơn so với khi không sử dụng xúc tác.
Hiện nay, nhiều công trình nghiên cứu về quy trình công nghệ phục hồi zeolit
Y và các chất nền từ xúc tác FCC thải của nhà máy lọc dầu để làm vật liệu ứng
dụng trong xử lý nước thải ô nhiễm ( 4NH
, kim loại nặng) đưa ra được công nghệ
hiệu quả xử lý xúc tác FCC thải của nhà máy lọc dầu nhằm phục hồi các vật liệu có
khả năng hấp phụ và trao đổi ion ứng dụng trong xử lý nước thải chứa 4NH
, kim
loại nặng, đã nghiên cứu chế tạo thiết bị (quy mô 50 kg/ngày) và quy trình công
nghệ hiệu quả phục hồi zeolit Y và các chất nền từ xúc tác FCC thải của nhà máy
lọc dầu; chế tạo thiết bị (quy mô 50 lít/h) và quy trình công nghệ xử lý nước thải
chứa 4NH
, ion kim loại nặng sử dụng vật liệu nêu trên [4], [35].
1.3. Các phương pháp hấp phụ
1.3.1. Một số khái niệm về quá trình hấp phụ
Hấp phụ trong hóa học là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chất lỏng bị
hút trên bề mặt một chất rắn xốp. Chất khí hay lỏng được gọi là chất bị hấp phụ,

30. 26
chất rắn xốp dùng để hút chất khí hay lỏng gọi là chất hấp phụ. Quá trình ngược lại
của hấp phụ gọi là giải hấp phụ hay khử hấp phụ.
Trong quá trình hấp phụ có tỏa ra một nhiệt lượng, gọi là nhiệt hấp phụ. Bề mặt
càng lớn tức độ xốp của chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ tỏa ra càng lớn.
Cân bằng hấp phụ: Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch. Các phần tử
chất bị hấp phụ khi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược
lại pha mang (hỗn hợp tiếp xúc với chất hấp phụ). Theo thời gian, lượng chất bị hấp
phụ tích tụ trên bề mặt chất hấp phụ 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 phản hấp
phụ thì quá trình hấp phụ đạt cân bằng.
Người ta phân biệt hai kiểu hấp phụ: hấp phụ trong điều kiện tĩnh và hấp phụ
trong điều kiện động.
 Hấp phụ trong điều kiện tĩnh là không có sự chuyển động tương đối của
phân tử chất lỏng (nước) so với phân tử chất hấp phụ mà chúng cùng chuyển động
với nhau. Biện pháp thực hiện là cho chất hấp phụ vào nước và khuấy trộn trong
một thời gian đủ để đạt tới trạng thái cân bằng. Tiếp theo cho lắng hoặc lọc để giữ
chất hấp phụ lại và tách nước ra.
 Hấp phụ trong điều kiện động là sự chuyển động tương đối của hai phân tử
chất lỏng (nước) so với phân tử chất hấp phụ. Biện pháp thực hiện là cho nước lọc
qua lớp vật liệu hấp phụ [17].
Có hai quá trình hấp phụ: Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học:
 Hấp phụ vật lí gây ra bởi lực Van der Waals giữa phần tử chất hấp phụ và
bề mặt chất hấp phụ, liên kết này yếu, dễ bị phá vỡ.
 Hấp phụ hóa học gây ra bởi lực liên kết hóa học giữa bề mặt chất hấp phụ
và phần tử chất bị hấp phụ, liên kết này bền, khó bị phá vỡ.
Giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học thật ra khó phân biệt, có khi nó tiến
hành song song, có khi chỉ có giai đoạn hấp phụ vật lý tùy thuộc tính chất bề mặt
của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, tùy thuộc vào điều kiện quá trình (nhiệt độ, áp
suất,…). Ở vùng nhiệt độ thấp xảy ra quá trình hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả
năng hấp phụ vật lý giảm và khả năng hấp phụ hóa học tăng lên.

31. 27
Những vật liệu hấp phụ được sử dụng thường có nguồn gốc tự nhiên (khoáng,
sét, than bùn, đá ong,…) hoặc một số chất thải của sản xuất như xỉ tro, xỉ, mạt
sắt,… Do đó những vật liệu này thường có giá thành rẻ [1], [5], [10].
1.3.2. Cơ chế quá trình hấp phụ
Hấp phụ trong môi trường nước là quá trình hấp phụ hỗn hợp, tức là trong hệ
chứa nhiều chất bị hấp phụ, hay ngay cả khi trong môi trường đó chỉ chứa duy nhất
một chất tan, do sự có mặt của nước. Khi đó, xảy ra ít nhất ba cặp tương tác là chất
hấp phụ - chất bị hấp phụ, chất hấp phụ - dung môi nước, chất bị hấp phụ - dung
môi nước. Có thể coi đây là một sự cạnh tranh tương tác của lực các phân tử, lực
nào tương tác mạnh hơn sẽ đóng vai trò quyết định. Nước là chất phân cực mạnh.
Nếu chất hấp phụ và chất bị hấp phụ không phân cực thì hệ có lực tương tác cao do
chúng trái dấu nên đẩy nhau và lượng chất bị hấp phụ ít nên bị chèn ép.
Hấp phụ trong môi trường nước tuân theo cơ chế hấp phụ cạnh tranh và chọn
lọc: cặp chất hấp phụ - bị hấp phụ có tương tác lớn, độ bền cao (năng lượng thấp)
chiếm ưu thế về thành phần so với cặp có tương tác yếu. Do ưu thế về số lượng, khi
vừa tiếp xúc với chất hấp phụ, các phân tử nước lập tức chiếm chỗ hầu như toàn bộ
diện tích bề mặt chất rắn [18], [22].
Trong trường hợp tổng quát quá trình hấp phụ gồm ba giai đoạn:
 Di chuyển chất cần hấp phụ từ nước thải tới bề mặt chất hấp phụ (khuếch
tán ngoài).
 Thực hiện quá trình hấp phụ.
 Di chuyển chất tan bên trong hay hấp phụ (khuếch tán trong).
Quá trình hấp phụ diễn ra rất nhanh, giai đoạn quyết định tốc độ quá trình có
thể là khuếch tán ngoài hoặc khuếch tán trong. Trong một số trường hợp, quá trình
hấp phụ được giới hạn bởi cả hai giai đoạn này. Trong vùng khuếch tán ngoài tốc độ
hấp phụ phụ thuộc vào vận tốc dòng chất lỏng. Trong vùng khuếch tán trong, cường
độ chuyển khối phụ thuộc vào loại, kích thước mao quản của chất hấp phụ, hình
dạng và kích thước hạt của phân tử chất bị hấp phụ, kích thước phân tử của chất bị
hấp phụ, hệ số dẫn khối [12], [14].

32. 28
1.3.3. Hấp phụ nguyên tố crom từ chất xúc tác thải FCC
Hình 1.3. Mô tả hấp phụ ion Cr(VI) từ chất xúc tác thải FCC
1.4. Các phương pháp xác định các thông số đặc trưng của xúc tác thải FCC
1.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X
1.4.1.1. Nguồn phát tia X
Tia X là bức xạ điện từ có năng lượng cao. Chúng có năng lượng trong khoảng
từ 200 eV đến 1 MeV, nằm giữa tia γ và bức xạ cực tím (UV) trong phổ điện từ. Tia
X được tạo ra bởi sự tương tác giữa các tia điện tử và các điện tử trong lớp vỏ
nguyên tử. Bước sóng tia X thay đổi trong khoảng 10nm - 1pm (102
- 10-2
Å).
Khoảng bước sóng thuận tiện cho nghiên cứu nhiễu xạ tia X là 0,05 - 0,25 nm.
Trong khi đó khoảng cách giữa các nguyên tử trong tinh thể khoảng 0,2nm (2Å).
Tia X phát sinh khi các điện tử hoặc các hạt mang điện khác bị hãm bởi một
vật chắn và xuất hiện trong quá trình tương tác giữa bức xạ γ với vật chất. Thông
thường để tạo tia X người ta sử dụng vì để gia tốc điện tử đòi hỏi cường độ điện
trường nhỏ hơn so với trường hợp dùng các loại hạt mang điện khác. Khi một dòng
electron có vận tốc cao tạo ra từ anot chuyển động đến và va đập vào anot là một
bìa kim loại, từ anot sẽ phát ra một chùm tia mang năng lượng cao được gọi là
chùm tia X có bước sóng từ 0,2 - 100Å (do Wilhelm Conrad Roentgen khám phá
năm 1895).
Tùy thuộc vào bản chất kim loại làm anot mà tia X có năng lượng khác nhau
tức là có bước sóng khác nhau. Trong nghiên cứu hiện nay sử dụng phổ biến nhất là
anot bằng đồng có λCu (Kα) = 1,5406Å [9], [15].

33. 29
1.4.1.2. Nhiễu xạ tia X
Là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các bề mặt tinh thể của các chất
rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ.
Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn là nhiễu xạ tia X) xét về bản chất vật lý
cũng gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phổ nhiễu xạ là
do sự khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện tử
và nguyên tử.
Nhiễu xạ tia X là một phương pháp quan trọng trong việc nghiên cứu cấu trúc
tinh thể. Ngoài ra phương pháp này còn được ứng dụng để xác định động học của
quá trình chuyển pha, kích thước hạt và xác định trạng thái đơn lớp bề mặt của chất
xúc tác oxit kim loại trên chất mang.
Nguyên lý của nhiễu xạ tia X: xét một chùm tia X có bước sóng λ chiếu tới
một tinh thể chất rắn dưới góc tới θ. Do tinh thể có tính chất tuần hoàn, các mặt tinh
thể sẽ cách nhau những khoảng đều đặn d, đóng vai trò giống như các cách từ nhiễu
xạ và tạo ra hiện tượng nhiễu xạ của các tia X.
Nếu ta quan sát các chùm tia tán xạ theo phương phản xạ (bằng góc tới) thì
hiệu quang trình giữa các tia tán xạ trên các mặt là:
ΔL = 2.d.sinθ
Như vậy, để có cực đại nhiễu xạ thì góc tới phải thỏa mãn điều kiện:
ΔL = 2.d.sinθ = nλ
Trong đó:
θ: là góc giữa tia X và mặt phẳng pháp tuyến
n: là số nguyên nhận các giá trị 1,2,…
Như vậy khoảng cách giữa các mạng lưới tinh thể:
n
d
2sin



Đây là định luật Vulf-Bragg mô tả hiện tượng nhiễu xạ tia X trên các mặt tinh thể.

34. 30
Phổ nhiễu xạ tia X: Là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào góc nhiễu xạ
(thường dùng là 2 lần góc nhiễu xạ).
Từ các cực đại nhiễu xạ trên giản đồ nhiễu xạ tia X ta tìm được thì có thể tính
được d. So sánh giá trị d tìm được với giá trị d chuẩn sẽ xác định được cấu trúc của
mẫu [8].
1.4.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
Phép đo hiển vi điện tử quét SEM có thể cung cấp cho ta thông tin về sự tạo
thành các hạt trong mẫu, chủ yếu là ảnh cấu trúc bề mặt của mẫu. Trong phương
pháp này đo chùm hạt electron với đường kính khoảng 100Å bay đến đập vào bề
mặt mẫu, trong quá trình này, các electron thứ cấp được phát ra từ bề mặt của mẫu
là do tương tác giữa các electron với bề mặt của mẫu. Các hình ảnh vi mô của mẫu
với độ phân giải tốt có thể được xác lập bằng kính hiển vi điện tử. Cùng với việc thu
được các electron thoát ra ngoài cho ta biết cấu trúc của mẫu [15].
1.4.3. Phổ hồng ngoại IR
Phương pháp phân tích theo phổ hồng ngoại là một trong những kỹ thuật phân
tích rất hiệu quả. Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của phương pháp phổ
hồng ngoại vượt hơn những phương pháp phân tích cấu trúc khác (nhiễu xạ tia X,
cộng hưởng từ điện tử vv…) là phương pháp này cung cấp thông tin về cấu trúc
phân tử nhanh, không đòi hỏi các phương pháp tính toán phức tạp. Kỹ thuật này dựa
trên hiệu ứng đơn giản là: các hợp chất hoá học có khả năng hấp thụ chọn lọc bức
xạ hồng ngoại. Sau khi hấp thụ các bức xạ hồng ngoại, các phân tử của các hợp chất
hoá học dao động với nhiều vận tốc dao động và xuất hiện dải phổ hấp thụ gọi
là phổ hấp thụ bức xạ hồng ngoại. Các đám phổ khác nhau có mặt trong phổ hồng
ngoại tương ứng với các nhóm chức đặc trưng và các liên kết có trong phân tử hợp
chất hoá học. Bởi vậy phổ hồng ngoại của một hợp chất hoá học coi như “dấu vân
tay”, có thể căn cứ vào đó để nhận dạng chúng. Vùng bức xạ hồng ngoại là một
vùng phổ bức xạ điện từ rộng nằm giữa vùng trông thấy và vùng vi ba.
Phổ ứng với vùng năng lượng quay nằm trong vùng hồng ngoại xa, đo đạc khó
khăn nên ít dùng trong mục đích phân tích.
Như vậy phương pháp phân tích phổ hồng ngoại nói ở đây là vùng phổ nằm
trong khoảng 2,5 - 25 micro hoặc vùng có số sóng 4000 - 400 cm-1
. Vùng này cung

35. 31
cấp cho ta những thông tin quan trọng về các dao động của các phân tử do đó là các
thông tin về cấu trúc của các phân tử [9], [19].
1.5. Một số phương trình động học của quá trình hấp phụ
1.5.1. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir được xây dựng dựa trên các
giả thuyết:
 Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt 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.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir được biểu diễn như sau:
cb
max cb
bCq
q 1 bC
  

Trong đó:
q, qmax: dung lượng hấp phụ cân bằng, dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g).
θ: 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: bCcb << 1 thì q = qmax.b.Ccb, mô tả vùng hấp phụ
tuyến tính.
 Trong vùng nồng độ cao: bCcb >> 1 thì q = qmax, mô tả vùng hấp phụ bão hòa.
 Khi nồng độ chất bị hấp phụ nằm giữa hai giới hạn trên thì đường đẳng
nhiệt biểu diễn là một đoạn cong.
 Để xác định các hằng số trong phương trình đẳng nhiệt Langmuir, đưa
phương trình cb
max cb
bCq
q 1 bC
  

về dạng phương trình đường thẳng:
cb
cb
max max
C 1 1
.C
q bq q
 

36. 32
 Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của Ccb vào cbC
q
sẽ xác định được các hằng
số: b, qmax trong phương trình. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và đồ thị sự
phụ thuộc của cbC
q
vào Ccb có dạng như hình 1.4 và 1.5.
Hình 1.4. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Hình 1.5. Sự phụ thuộc Ccb/q vào Ccb
 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir có dạng đơn giản, cho phép giải
thích khá thỏa đáng các số liệu thực nghiệm.
1.5.2. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich
Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich là phương trình thực nghiệm mô
tả sự hấp phụ khí hoặc chất tan lên vật liệu hấp phụ rắn trong phạm vi một lớp.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich được có dạng:
q = Kf.Ccb
1/n
Trong đó:
q: dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g).
Kf: hằng số hấp phụ Freundlich
Ccb: nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt cân bằng hấp phụ (mg/L).
n: hằng số, luôn lớn hơn 1.
Tuy là phương trình kinh nghiệm nhưng phương trình Freundlich được sử
dụng có hiệu quả để mô tả các số liệu cân bằng hấp phụ trong môi trường nước.
Để xác định các hằng số, ta đưa phương trình q = Kf.Ccb
1/n
về dạng đường thẳng:
f cb
1
lgq lgK lgC
n
 

37. 33
Các tham số Kf và n có thể xác định được thông qua đồ thị tương quan giữa
lgq và lgCcb từ các số liệu thực nghiệm bằng phương pháp hồi quy tuyến tính.
Phương trình Freundlich phản ánh khá sát số liệu thực nghiệm cho vùng ban
đầu và vùng giữa của đường hấp phụ đẳng nhiệt tức là ở vùng nồng độ thấp của chất
bị hấp phụ.

38. 34
Chương 2. KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất, dụng cụ, nguyên liệu, thiết bị
2.1.1. Hóa chất
 Các loại hóa chất sử dụng trong phòng thí nghiệm:
 Sắt(III) nitrat (Fe(NO3)3), natri hyđroxit (NaOH).
 Kali đicromat (K2Cr2O7).
 Natri nitrat (NaNO3).
 Canxi nitrat (CaCO3).
 Magie nitrat (Mg(NO3)2.
 Nhôm nitrat (Al(NO3)3).
 Dung dịch chuẩn: Muối Morh 0,1N.
 Dung dịch chất chỉ thị điphenylamin.
 Axit sunfuric (H2SO4), axit clohyđric (HCl).
 Pha chế các loại hóa chất:
 Dung dịch muối Kali đicromat: Cân một lượng chính xác bột kali đicromat
cần thiết theo tính toán tương ứng với thể tích và nồng độ cần pha rồi hòa tan bằng
nước cất, ta thu được dung dịch kali đicromat, có thể xác định nồng độ của Cr(VI)
bằng phép chuẩn độ muối Mohr 0,1N với chỉ thị điphenylamin.
 Dung dịch chuẩn độ muối Mohr (FeSO4.(NH4)2SO4.6H2O): lấy ống chuẩn
muối Morh rồi pha vào nước và cho vào bình định mức 1 lít, được dung dịch chuẩn
muối Morh có nồng độ 0,1N.
 Các loại hóa chất khác:
 Chất chỉ thị điphenylamin: Lấy 10,0000 gam điphenylamin cho vào cốc,
thêm một ít nước rồi đổ vào cốc đựng khoảng 20ml dung dịch H2SO4 50%, khuấy
đều, rồi thêm một ít nước cất, được dung dịch chỉ thị điphenylamin (bảo quản trong
chai màu nâu).
 Dung dịch NaOH: dung dịch NaOH được pha chế bằng lượng cân từ
NaOH rắn (PA). Kiểm tra nồng độ bằng dung dịch HCl tiêu chuẩn với chỉ thị
phenolphtalein. Trong các thí nghiệm sử dụng NaOH có nồng độ 0,1M được pha

39. 35
chế như sau: cân 1,0000 gam NaOH rắn trên cân phân tích cho vào cốc khuấy tan,
để nguội rồi đổ vào bình định mức 250ml, thêm nước cất và lắc đều đến khi tan hết,
sau đó thêm dần dần nước cất đến vạch mức, được dung dịch NaOH 0,1M.
2.1.2. Dụng cụ
 Các loại dụng cụ thủy tinh thông thường.
 Cột sắc ký (d = 1-3cm; h = 50cm).
 Máy khuấy từ gia nhiệt.
 Cân phân tích.
 Tủ sấy.
2.1.3. Nguyên liệu
Chất xúc tác thải FCC lấy từ nhà máy lọc dầu Dung Quất, Quảng Ngãi.
2.1.4. Thiết bị
 Phổ hồng ngoại IR được đo trên máy PRESIRE SHIMADZU, tại khoa Hóa
học, trường ĐHSP Huế.
 Ảnh SEM được chụp trên máy Nova NanoSem FEI 450, hãng FEI, Mỹ, tại
trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.
 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) được ghi trên máy D8 Advance, Burker, Đức, tại
trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.
2.2. Thực nghiệm
2.2.1. Nghiên cứu hoạt hóa xúc tác thải FCC
Vật liệu xúc tác thải FCC nguyên khai được lấy từ nhà máy lọc dầu Dung
Quất, Quảng Ngãi (được ký hiệu FCC0). Tiến hành hoạt hóa xúc tác thải FCC0
bằng 2 cách, sau đó lấy hai sản phẩm FCC hoạt hóa thu được trong hai trường hợp
trên tiến hành hấp phụ dung dịch Cr(VI) trong cùng điều kiện về thời gian, nồng độ,
pH,...tính toán hiệu suất hấp phụ trong mỗi trường hợp để lựa chọn phương pháp
hoạt hóa tối ưu xúc tác thải FCC.
Vật liệu FCC1: Lấy 100g xúc tác thải FCC0 nung từ 400 - 6000
C trong lò
nung. Nhiệt độ tủ nung được đặt theo chế độ với tốc độ tăng nhiệt độ là 50
C/ phút.
Sau khi đạt nhiệt độ thích hợp, giữ tại nhiệt độ này trong khoảng 1-2 giờ. Tiến hành
cho hấp phụ dung dịch Cr(VI).

40. 36
Vật liệu FCC2: Lấy 100g xúc tác thải FCC0 cho vào tủ sấy ở 1100
C trong 3
giờ. Tiếp tục ngâm trong dung dịch HCl có nồng độ từ 10% đến 20% trong khoảng
thời gian từ 1-2 ngày để hòa tan các tạp chất vô cơ. Rồi rửa sạch bằng nước, sấy
khô. Sau đó nung từ 400 - 6000
C trong lò nung. Nhiệt độ tủ nung được đặt theo chế
độ với tốc độ tăng nhiệt độ là 50
C/ phút. Sau khi đạt nhiệt độ thích hợp, giữ tại nhiệt
độ này trong khoảng 1-2 giờ. Tiến hành hấp phụ dung dịch Cr(VI).
2.2.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải FCC của nhà máy
lọc dầu Dung Quất
Sử dụng lượng xúc tác thải FCC hoạt hóa thích hợp cho vào cột sắc ký, cho
dung dịch Cr(VI) có nồng độ biết trước ở các điều kiện (pH, nhiệt độ, thời gian,…).
Sau đó hứng lấy dung dịch Cr(VI) còn dư và xác định nồng độ của dung dịch
Cr(VI) sau quá trình hấp phụ.
 Dung lượng hấp phụ Cr(VI) của vật liệu FCCi được tính theo: 0 cbC C
Q .V
m


 Hiệu suất hấp phụ Cr(VI) của vật liệu FCCi được tính theo: 0 cb
0
C C
H% .100%
C


Trong đó:
Q : Dung lượng hấp phụ Cr(VI) của vật liệu FCCi, (mg/g).
C0 : Nồng độ dung dịch Cr(VI) ban đầu, (mg/l).
Ccb : Nồng độ dung dịch Cr(VI) khi đạt cân bằng, (mg/l).
V : Thể tích dung dịch Cr(VI), (L).
m : Khối lượng vật liệu hấp phụ FCCi, (g).
H% : Hiệu suất hấp phụ Cr(VI) của vật liệu FCCi, (%).
Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ Cr(VI) trên xúc tác thải FCC bằng
phương trình Langmuir và Freundlich.
2.2.3. Xử lý các số liệu thực nghiệm
Các số liệu thực nghiệm được xử lý và vẽ đồ thị bằng phần mềm origin 6.0

41. 37
Chương 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
3.1. Nghiên cứu hoạt hóa xúc tác FCC thải của nhà máy lọc dầu Dung Quất
Qua các thí nghiệm thăm dò khả năng hấp phụ Cr(VI) trong dung dịch nước
bằng chất xúc tác thải FCC ở các điều kiện bình thường, nhận thấy khả năng hấp
phụ Cr(VI) cũng như các cation khác bằng chất xúc tác thải FCC có hiệu suất hấp
phụ yếu. Do đó, để nâng cao hiệu suất hấp phụ Cr(VI) trong dung dịch, chúng tôi
khảo sát hoạt hóa chất xúc tác thải FCC để tăng hiệu quả quá trình hấp phụ Cr(VI)
trong dung dịch.
Các thí nghiệm nghiên cứu hoạt hóa xúc tác thải FCC nguyên khai được tiến
hành trong điều kiện nung đến 6000
C và ngâm trong dung dịch HCl 10-20% với
thời gian 1-2 ngày.
Các loại xúc tác thải FCC nguyên khai và FCC hoạt hóa trình bày trên hình
3.1 được xác định các thông số đặc trưng bằng ảnh SEM, phổ hồng ngoại IR, phổ
nhiễu xạ tia X trình bày ở các mục sau đây:
a) b)
Hình 3.1. Chất xúc tác thải FCC nguyên khai (a) và sau khi hoạt hóa (b)
3.1.1. Hình thái học bề mặt của chất xúc tác thải FCC
Hình thái học bề mặt của mẫu vật liệu FCC nguyên khai và FCC hoạt hóa
được khảo sát thông qua kính hiển vi điện tử quét SEM.
Kết quả ảnh SEM của vật liệu xúc tác thải FCC nguyên khai (FCC0) và FCC
đã hoạt hóa (FCC1 và FCC2) được trình bày ở hình 3.2

42. 38
(A)
(B)
(C)
Hình 3.2. Ảnh SEM của FCC0 (A); FCC1 (B) và FCC2 (C)
Từ ảnh SEM trên hình 3.2 của các vật liệu FCC0 (A); FCC1 (B) và FCC2 (C),
có thể thấy rằng trên bề mặt FCC2 có các mao quản không bị che lấp bởi những
màng mỏng, các khe, tuyến của mao quản rộng rãi hơn so với vật liệu FCC0 và
FCC1. Nên vật liệu FCC2 có khả năng hấp phụ các ion Cr(VI) tốt nhất. Để tiếp tục
chứng minh khả năng hấp phụ Cr(VI) của chất xúc tác thải FCC hoạt hóa tốt hơn
chất xúc tác thải FCC nguyên khai, chúng tôi chọn chất xúc tác thải FCC đã hoạt
hóa để khảo sát phổ hồng ngoại, phổ nhiễu xạ tia X và khảo sát các yếu tố ảnh
hưởng đến khả năng hấp phụ Cr(VI).

43. 39
3.1.2. Phổ hồng ngoại IR của chất xúc tác thải FCC của trước hấp phụ và sau
hấp phụ
Sau khi thực hiện hoạt hóa xúc tác thải FCC nguyên khai, chúng tôi tiến hành
đo phổ hồng ngoại để xác định các dao động của các nhóm chức có trong mẫu xúc
tác thải FCC đã hoạt hóa và sự thay đổi các dao động đó trong mẫu xúc tác thải
FCC đã hoạt hóa sau khi hấp phụ Cr(VI) so với mẫu FCC hoạt hóa trước hấp phụ.
Kết quả phổ hồng ngoại IR của chất xúc tác thải FCC đã hoạt hóa trước và sau
hấp phụ được trình bày ở hình 3.3.a và 3.3.b:
Hình 3.3.a. Phổ hồng ngoại của FCC hoạt hóa trước hấp phụ Cr(VI)

44. 40
Hình 3.3.b. Phổ hồng ngoại của FCC hoạt hóa sau khi đã hấp phụ Cr(VI)
So sánh với các thông số của FCC hoạt hóa sau khi hấp phụ Cr(VI) trên hình
3.3.b, có thể thấy rằng: vạch phổ tại tần số 1635,64 cm-1
đã dịch chuyển sang tần số
1633,71 cm-1
chứng tỏ có nhóm C=O (1670-1600 cm-1
); vạch phổ tại tần số 460,99
cm-1
đã dịch chuyển sang tần số 401,19 cm-1
; vạch phổ tại tần số 572,86 cm-1
đã
dịch chuyển sang tần số 457,13 cm-1
; vạch phổ tại tần số 605,65 cm-1
đã dịch
chuyển sang tần số 607,58 cm-1
; xuất hiện vạch phổ có tần số 783,10 cm-1
và 831,32
cm-1
. Khi chưa hấp phụ crom, các liên kết có cường độ yếu. Sau khi hấp phụ crom,
các liên kết có cường độ mạnh. Chứng tỏ Cr(VI) đã được hấp phụ trên chất xúc tác
thải FCC hoạt hóa.
3.1.3. Phổ nhiễu xạ tia X của FCC hoạt hóa
Để xác định thành phần pha của mẫu xúc tác thải FCC hoạt hóa, chúng tôi tiến
hành chụp phổ nhiễu xạ tia X (XRD). Kết quả phổ nhiễu xạ tia X của mẫu FCC hoạt
hóa được trình bày ở hình 3.4.a và 3.4.b:

45. 41
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - FCC01
00-045-0112 (*) - Silicon Oxide - SiO2 - Y: 488.61 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 24.22500 - b 24.22500 - c 24.22500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - F (0) - 248 - 14216.5 - F10= 74(0
File: Nhiem FCC01.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 9.863 ° - End: 69.887 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 15 s - 2-Theta: 9.863 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0.0
Lin(Cps)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
2-Theta - Scale
10 20 30 40 50 60 70
d=8.588
d=7.349
d=5.568
d=2.040
d=4.666
d=4.267
d=3.696
d=1.395
Hình 3.4.a. Phổ XRD của mẫu xúc tác thải FCC hoạt hóa trước hấp phụ Cr(VI)
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - FCC01-Cr
00-045-0112 (*) - Silicon Oxide - SiO2 - Y: 451.68 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 24.22500 - b 24.22500 - c 24.22500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - F (0) - 248 - 14216.5 - F10= 74(0
File: Nhiem FCC01Cr.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 9.863 ° - End: 69.887 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 9.863 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0.
Lin(Cps)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
2-Theta - Scale
10 20 30 40 50 60
d=8.556
d=8.143
d=7.303
d=5.559
d=5.230
d=4.659
d=3.700
d=2.798
d=2.706
d=2.483
d=2.218
d=1.979
d=1.947
d=1.888
d=1.856
d=1.686
d=1.665
d=1.638
d=1.541
d=1.487
d=1.410
d=4.273
d=3.505
d=3.347
Hình 3.4.b. Phổ XRD của mẫu xúc tác thải FCC hoạt hóa sau khi hấp phụ Cr(VI.

46. 42
Kết quả nhiễu xạ tia X của các vật liệu FCC hoạt hóa trước hấp phụ Cr(VI) và
FCC hoạt hóa sau khi đã hấp phụ Cr(VI) được trình bày trên hình 3.4.a và 3.4.b, cho
thấy các vạch nhiễu xạ của Cr(VI) có cường độ vừa phải tại vị trí 2θ = 10,50
; 12,10
;
160
; 19,10
; 20,90
; 24,10
; 320
; điều này cho thấy Cr(VI) đã được FCC hoạt hóa hấp
phụ. Kết hợp với ảnh SEM và phổ hồng ngoại, cho biết vật liệu FCC hoạt hóa tồn
tại dưới dạng tinh thể có nhiều mao quản trống, rất thuận lợi cho việc hấp phụ
Cr(VI) trong dung dịch nước.
3.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ dung dịch Cr(VI) bằng xúc tác thải FCC
3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác
thải FCC
Sau khi hoạt hóa vật liệu FCC0 để được vật liệu FCC1 và FCC2, ta tiến hành
hấp phụ dung dịch chứa Cr(VI). Các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của thời
gian đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng FCC hoạt hóa được tiến hành trong cùng
điều kiện:
 Nồng độ ban đầu của dung dịch chứa ion Cr(VI) là 0,01066N.
 pH = 6,4
 Thí nghiệm tại nhiệt độ phòng là 250
C.
 Khối lượng xúc tác thải FCC hoạt hóa cho mỗi thí nghiệm là 1,0000 gam.
 Thể tích dung dịch chứa ion Cr(VI) là 2,00ml.
 Thời gian hấp phụ trên xúc tác thải FCC hoạt hóa được tăng dần từ 10 phút
đến 180 phút. Sau mỗi khoảng thời gian; lấy 1,00 ml K2Cr2O7 đã hấp phụ ra chuẩn
độ bằng dung dịch muối Morh.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ dung dịch
Cr(VI) bằng xúc tác thải FCC hoạt hóa được trình bày ở bảng 3.1; bảng 3.2 và hình
3.5 dưới đây:

47. 43
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải
FCC1
STT
Thời gian,
(phút)
C0, (N) Ccb, (N) V, (ml) Q, (mg/g) H, (%)
1 10 0,01066 0,00982 2,00 0,08232 7,88
2 20 0,01066 0,00978 2,00 0,08624 8,26
3 30 0,01066 0,00936 2,00 0,12740 12,20
4 40 0,01066 0,00916 2,00 0,14700 14,07
5 50 0,01066 0,00897 2,00 0,16562 15,85
6 60 0,01066 0,00882 2,00 0,18032 17,26
7 90 0,01066 0,00795 2,00 0,26558 25,42
8 120 0,01066 0,00765 2,00 0,29498 28,24
9 150 0,01066 0,00765 2,00 0,29498 28,24
10 180 0,01066 0,00765 2,00 0,29498 28,24
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải
FCC2
STT
Thời gian,
(phút)
C0, (N) Ccb, (N) V, (ml) Q, (mg/g) H, (%)
1 10 0,01066 0,00917 2,00 0,92976 13,98
2 20 0,01066 0,00833 2,00 1,45392 21,86
3 30 0,01066 0,00767 2,00 1,86576 28,05
4 40 0,01066 0,00700 2,00 2,28384 34,33
5 50 0,01066 0,00633 2,00 2,70192 40,62
6 60 0,01066 0,00550 2,00 3,21984 48,41
7 90 0,01066 0,00483 2,00 3,63792 54,69
8 120 0,01066 0,00450 2,00 3,84384 57,79
9 150 0,01066 0,00450 2,00 3,84384 57,79
10 180 0,01066 0,00450 2,00 3,84384 57,79

48. 44
Kết quả ở bảng 3.1 và bảng 3.2 có thể thấy rằng mẫu FCC hoạt hóa bằng cách
2 cho hiệu suất hấp phụ Cr(VI) cao hơn cách 1. Từ đó, chúng tôi sử dụng vật liệu
FCC2 để tiếp tục nghiên cứu các thí nghiệm tiếp theo.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Dung l-îng
Thêi gian
Thêi gian (phót)
Dungl-înghÊpphô(mg/g)
10
20
30
40
50
60
HiÖusuÊthÊpphô(%)
Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ Cr(VI)
bằng chất xúc tác thải FCC2
Từ kết quả nghiên cứu ở bảng 3.2 và hình 3.5, có thể nhận thấy rằng dung
lượng hấp phụ và hiệu suất hấp phụ tăng dần khi thời gian tăng. Khi tăng thời gian
hấp phụ từ 10 đến 120 phút, khả năng hấp phụ Cr(VI) trên vật liệu tăng dần và đạt
cân bằng tại phút 120. Khoảng thời gian sau thì dung lượng hấp phụ tăng chậm dần
và đạt đến trạng thái cân bằng. Vì vậy, chúng tôi chọn thời gian 150 phút là thời
gian tối ưu cho các nghiên cứu tiếp theo.
3.2.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải FCC
Các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cr(VI)
bằng FCC2 được tiến hành trong cùng điều kiện:
 Nồng độ ban đầu của dung dịch chứa ion Cr(VI) là 0,01066N.
 Thời gian hấp phụ trên vật liệu là 150 phút.
 Thí nghiệm tại nhiệt độ phòng là 250
C.
 Khối lượng xúc tác thải FCC2 cho mỗi thí nghiệm là 1,0000 gam.
 Thể tích dung dịch chứa ion Cr(VI) là 2,00ml.

49. 45
 pH của dung dịch Cr(VI) khảo sát thay đổi từ 1,1 đến 7,7. Sau đó, ứng với
mỗi điều kiện pH khác nhau lấy 1,00 ml K2Cr2O7 đã hấp phụ ra chuẩn độ bằng dung
dịch muối Morh.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác
thải FCC2 được trình bày ở bảng 3.3 và hình 3.6 dưới đây:
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải FCC2
STT pH Co, (N) Ccb, (N) V, (ml) Q, (mg/g) H, (%)
1 1,1 0,01227 0,00932 2,00 0,28910 24,04
2 2,1 0,01211 0,00842 2,00 0,36162 30,47
3 3,0 0,01190 0,00784 2,00 0,39788 34,12
4 4,1 0,01189 0,00637 2,00 0,54096 46,43
5 5,2 0,01118 0,00532 2,00 0,57428 52,42
6 6,4 0,01066 0,00450 2,00 0,60368 57,79
7 7,2 0,01052 0,00455 2,00 0,58996 56,75
8 7,7 0,01048 0,00459 2,00 0,57722 56,20
0 2 4 6 8
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Dung l-îng
HiÖu suÊt
pH
Dungl-înghÊpphô(mg/g)
25
30
35
40
45
50
55
60
65
HiÖusuÊthÊpphô(%)
Hình 3.6: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ Cr(VI) bằng
chất xúc tác thải FCC2
Từ kết quả ở bảng 3.3 và hình 3.6, có thể thấy khi pH tăng từ 1,1 đến 6,4 thì khả
năng hấp phụ Cr(VI) trên chất xúc tác thải FCC2 tăng nhanh, do ở khoảng pH thấp quá
trình hấp phụ của FCC2 ưu tiên cho ion H+
hơn Cr(VI) vì bán kính ion H+
nhỏ hơn và

50. 46
nồng độ cao. Nhưng khi pH tăng dần thì sự hấp phụ cạnh tranh của ion H+
yếu đi, vì
vậy Cr(VI) được FCC2 hấp phụ tốt nhất ở khoảng pH = 6,4.
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác
thải FCC
Các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng hấp phụ
Cr(VI) bằng FCC2 được tiến hành trong cùng điều kiện:
 pH = 6,4
 Thời gian hấp phụ trên vật liệu là 150 phút.
 Thí nghiệm tại nhiệt độ phòng là 250
C.
 Khối lượng xúc tác thải FCC2 cho mỗi thí nghiệm là 1,0000 gam.
 Thể tích dung dịch chứa ion Cr (VI) là 2,00ml.
 Nồng độ ban đầu của dung dịch chứa ion Cr(VI) được thay đổi ở 5 giá trị
là: 0,01066N; 0,02565N; 0,03422N; 0,04581N; 0,05526N. Sau đó, ứng với mỗi
điều kiện nồng độ khác nhau lấy 1,00 ml K2Cr2O7 đã hấp phụ ra chuẩn độ bằng
dung dịch muối Morh.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng
xúc tác thải FCC2 được trình bày ở bảng 3.4 và hình 3.7 dưới đây:
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ đến hiệu suất hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải
FCC2
STT Co, (N) Ccb, (N) V, (ml) Q, (mg/g) H, (%)
1 0,01066 0,00450 2,00 0,60368 57,79
2 0,02565 0,01415 2,00 1,12700 44,83
3 0,03422 0,02108 2,00 1,28772 38,40
4 0,04581 0,03090 2,00 1,46118 32,55
5 0,05526 0,04012 2,00 1,48372 27,40

51. 47
Hình 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ Cr(VI)
bằng chất xúc tác thải FCC2
Từ bảng 3.4 và hình 3.7, có thể thấy rằng khi tăng nồng độ dung dịch Cr(VI)
từ 0,01066N đến 0,05526N thì dung lượng hấp phụ trên FCC2 có xu hướng tăng.
Khi nồng độ ban đầu của dung dịch Cr(VI) tăng thì khả năng cạnh tranh của Cr(VI)
với các ion khác trong dung dịch cũng tăng lên nên dung lượng hấp phụ Cr(VI) trên
chất xúc tác thải FCC2 cũng tăng lên. Tuy nhiên khi nồng độ ban đầu của dung dịch
Cr(VI) lớn thì nồng độ cân bằng của Cr(VI) sau quá trình hấp phụ vẫn còn nhiều,
hiệu suất hấp phụ tương đối thấp. Đối với chất xúc tác thải FCC2 thì khả năng hấp
phụ dung dịch Cr(VI) ở nồng độ xấp xỉ 0,01066N cho hiệu suất cao.
3.2.4. Ảnh hưởng của ion lạ Na+
, Ca2+
, Al3+
, Mg2+
đến khả năng hấp phụ Cr(VI)
bằng xúc tác thải FCC
Các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của ion lạ Na+
, Ca2+
, Al3+
, Mg2+
đến
khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng FCC2 được tiến hành trong cùng điều kiện:
 Nồng độ ban đầu của dung dịch chứa ion Cr(VI) là 0,01066N.
 Thời gian hấp phụ trên vật liệu là 150 phút.
 pH = 6,4
 Thí nghiệm tại nhiệt độ phòng là 250
C.
 Khối lượng xúc tác thải FCC2 cho mỗi thí nghiệm là 1,0000 gam.
 Thể tích dung dịch chứa ion Cr(VI) là 2,00ml.
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
Dung l-îng
HiÖu suÊt
Nång ®é (N)
Dungl-înghÊpphô(mg/g)
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
HiÖusuÊthÊpphô(%)

52. 48
 Ứng với mỗi ion lạ, tiến hành hấp phụ ở nhiều giá trị nồng độ khác nhau
của ion lạ đó. Sau mỗi thí nghiệm, lấy 1,00 ml K2Cr2O7 đã hấp phụ ra chuẩn độ
bằng dung dịch muối Morh.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của ion lạ Na+
, Ca2+
, Al3+
, Mg2+
đến khả năng hấp
phụ Cr(VI) bằng xúc tác thải FCC2 được trình bày ở bảng 3.5; 3.6; 3.7; 3.8 và hình
3.8 dưới đây:
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của ion lạ Ca2+
đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác
thải FCC2
STT
Nồng độ Ca2+
,
(M)
Co, (N) Ccb, (N) V, (ml) H, (%)
1 0,0 0,01066 0,00450 2,00 57,79
2 0,1 0,01066 0,00470 2,00 55,91
3 0,5 0,01066 0,00477 2,00 55,25
4 1,0 0,01066 0,00483 2,00 54,69
5 1,5 0,01066 0,00489 2,00 54,12
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của ion lạ Na+
đến khả năng hấp phụ Cr(VI) bằng xúc tác
thải FCC2
STT Nồng độ Na+
, (M) Co, (N) Ccb, (N) V, (ml) H, (%)
1 0,0 0,01066 0,00450 2,00 57,79
2 0,1 0,01066 0,00482 2,00 54,78
3 0,5 0,01066 0,00496 2,00 53,47
4 1,0 0,01066 0,00508 2,00 52,35
5 1,5 0,01066 0,00513 2,00 51,88