Nghiên cứu quá trình hấp phụ Cs+ bởi vật liệu nano Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2

TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 15 - 2019 ISSN 2354-1482 
133 
NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ Cs+ 
BỞI VẬT LIỆU NANO Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 
Nguyễn Đình Trung1 
Lê Thị Hà Lan2 
Đoàn Phương Hồng Ngọc1 
TÓM TẮT 
Đã điều chế được Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 có kích thước nano mét làm 
vật liệu loại bỏ ion Cs+ khỏi dung dịch. So sánh 2 loại vật liệu này, Ni2[Fe(CN)6] có 
dung lượng hấp phụ ion Cs+ cao hơn và thời gian phản ứng ngắn hơn so với 
Ni3[Fe(CN)6]2. Quá trình hấp phụ ion Cs
+
 của vật liệu Ni2[Fe(CN)6] với hiệu suất 
tốt nhất ở trong dãy pH từ 3 đến 5, dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu ở pH=4 
đối ion Cs+ là 1,01 meq/g. Phản ứng đạt cân bằng trong thời gian khoảng 15 phút và 
ion Cs
+
 bị loại khỏi dung dịch lên đến 98%. Cả hai mô hình hấp phụ Langmuir và 
Freundlich không thể mô tả quá trình hấp phụ. Do Ni2[Fe(CN)6] có dung lượng trao 
đổi cực đại lớn, thời gian đạt cân bằng trao đổi nhanh, dễ tổng hợp, giá thành tổng 
hợp thấp nên chất này có thể trở thành chất hấp phụ hấp dẫn và đầy hứa hẹn trong 
việc xử lý ion Cs+ trong nước. 
Từ khóa: Cesium, hấp phụ, Ni2[Fe(CN)6], Ni3[Fe(CN)6]2, vật liệu nano 
1. Mở đầu 
Sự phát triển của ngành công 
nghiệp hạt nhân đã sản sinh một số các 
chất thải có tính phóng xạ, các nguyên 
tố có thời gian bán rã lên đến hàng chục 
năm. Chất phóng xạ cesium (137Cs) 
được tạo ra trong quá trình phân hạch, 
chiếm 6,3% sản phẩm phụ của quá trình 
phân hạch và là nguyên nhân chính gây 
ô nhiễm phóng xạ từ sự cố hạt nhân và 
chất thải hạt nhân [1]. Năm 2011, một 
cơn sóng thần xảy ra ở Nhật Bản do 
động đất. Kết quả là, nhà máy điện hạt 
nhân Fukushima Daiichi bị mất kiểm 
soát nhiệt độ bên trong lò phản ứng, dẫn 
đến sự nổ của các lò phản ứng, đó là 
nguyên nhân chính phát tán phóng xạ 
cesium vào môi trường [2]. Một lượng 
lớn nước thải bị nhiễm phóng xạ đã 
được thải vào trong biển và lan tỏa khắp 
các đại dương. 
Theo Cơ quan Năng lượng nguyên 
tử quốc tế (IAEA), trong năm 2016 ba 
nhà máy điện hạt nhân của Trung Quốc 
nằm ở những vị trí gần với Việt Nam đã 
bắt đầu đi vào hoạt động. Ba nhà máy 
điện hạt nhân ở phía nam Trung Quốc 
vừa đi vào vận hành thương mại gồm 
Phòng Thành (Quảng Tây) công suất 
1000 MW, Trường Giang (Quảng Đông) 
600 MW và tổ máy 650 MW của Sương 
Giang (đảo Hải Nam). Nhà máy điện 
hạt nhân Phòng Thành chỉ cách Quảng 
Ninh khoảng 50km. Nhà máy điện 
Xương Giang trên đảo Hải Nam cách 
đảo Bạch Long Vĩ của Việt Nam hơn 
100km. Xa nhất là Nhà máy điện 
Trường Giang cũng chỉ cách biên giới 
1Trường Đại học Đà Lạt 
Email: trungnd@dlu.edu.vn 
2 Trường THPT Trần Phú - Đà Lạt 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 15 - 2019 ISSN 2354-1482 
134 
Việt Nam hơn 200 km [3]. Nghiên cứu 
xác định nhanh hoạt độ các đồng vị 
phóng xạ trong môi trường nước là vấn 
đề cần thiết và được làm thường xuyên, 
để làm cơ sở cho việc quan trắc, cảnh 
báo nhanh về phóng xạ môi trường 
nước do các nhà máy điện hạt nhân gây 
ra trong quá trình hoạt động cũng như 
trong các trường hợp có thể xảy ra sự cố 
hạt nhân là việc làm cần được quan tâm. 
Chất phóng xạ Cesium có độ hòa 
tan cao trong nước, có chu kỳ bán rã 
30,2 năm và nó có cơ chế hoạt động hóa 
học tương tự với ion kali trong cơ thể 
sinh vật. Chính vì vậy, khi cesium bị cơ 
thể người hấp phụ, nó được tập trung 
nhiều ở các cơ và rất khó bị đào thải, 
cesium có thể gây ra nhiều loại ung thư 
khác nhau [4]. Vì lý do này, vấn đề phát 
triển các kỹ thuật để nhận biết và loại 
bỏ cesium có tính phóng xạ được các 
nhà khoa học tập trung nghiên cứu. 
Trong kỹ thuật quan trắc và xử lý 
môi trường, có nhiều kỹ thuật tách chiết, 
làm giàu cesium như chiết lỏng – lỏng, 
đồng kết tủa, hấp phụ Tuy nhiên, 
trong số các kỹ thuật được áp dụng thì 
hấp phụ được cho là kỹ thuật đơn giản 
và kinh tế nhất. Các công trình nghiên 
cứu trước đây đã sử dụng các zeolit [5], 
amoni molybdophosphate (AMP), 
silicotitanate (CST) [6] và các phức 
chất ferrocyanide của các kim loại 
chuyển tiếp [7] làm chất hấp phụ 
cesium. Trong số này, các phức chất 
ferrocyanide - kim loại chuyển tiếp 
được biết có tính hấp phụ chọn lọc cao 
đối với cesium [8]. 
Các phức chất của ferrocyanide - 
kim loại chuyển tiếp được làm vật liệu 
hấp phụ cesium có tính chọn lọc. Nikel 
hexacyanoferate dạng nano ngoài việc 
ứng dụng làm chất bán dẫn trong việc 
oxy hóa các alcohol vòng thơm bằng 
phương pháp điện hóa, ngoài ra chúng 
còn có khả năng trao đổi ion với các 
kim loại hóa trị (I) [9-11]. Trong hai 
dạng phức Ni2[Fe(CN)6] và 
Ni3[Fe(CN)6]2 đều có khả năng làm chất 
xúc tác hay chất bán dẫn để oxy hóa 
phân hủy các chất màu trong công 
nghiệp dệt, các loại vật liệu này còn có 
khả năng trao đổi ion với kim loại có 
hóa trị (I) như Cs. Tuy nhiên, do cấu 
trúc phân tử và sự sắp xếp điện tử khác 
nhau nên chúng có khả năng trao đổi 
ion với kim loại hóa trị (I) có thể là 
khác nhau. Ứng dụng khả năng xử lý 
các hợp chất màu trong công nghiệp và 
oxy hóa benzyl alcohol của Nikel 
hexacyanoferate và đa dạng các loại vật 
liệu trong xử lý môi trường. Trong 
khuôn khổ bài báo này, chúng tôi 
nghiên cứu tổng hợp Ni2[Fe(CN)6] và 
Ni3[Fe(CN)6]2 kích thước nano và khảo 
sát quá trình, dung lượng và cơ chế hấp 
phụ cesium lên 2 loại vật liệu này. 
2. Nguyên vật liệu và phương 
pháp nghiên cứu 
2.1. Nguyên vật liệu 
Dung dịch chuẩn gốc Cs+ 1000 
mg/L (Merck), dung dịch CsCl ứng với 
các nồng độ dùng trong nghiên cứu 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 15 - 2019 ISSN 2354-1482 
135 
được pha từ muối CsCl (Merk); 
K4[Fe(CN)6] ; K3[Fe(CN)6]; NiSO4. 
7H2O (Merk). Dung dịch HNO3 (0,01–
0,5 N) và NaOH (0,01–1N) được dùng 
để chỉnh pH khi cần thiết. 
Cesium trong dung dịch và trong 
vật liệu hấp phụ được xác định bằng 
thiết bị Shimadzu AA7000 và Total 
reflection X-ray fluorescence (TXRF) 
S2 Picofox Bruker. Phân tích, xử lý số 
liệu, vẽ đồ thị bằng phần mềm 
Originlab 8.5.1. 
2.2. Tổng hợp vật liệu hấp phụ 
Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 [12, 13] 
Tổng hợp vật liệu theo hai phương 
trình phản ứng: 
2NiSO4 + K4[Fe(CN)6] → Ni2[Fe(CN)6] + 2K2SO4 (1) 
3NiSO4 + 2K3[Fe(CN)6] → Ni3[Fe(CN)6]2 + 3K2SO4 (2) 
Hòa tan 0,15 (mol) muối NiSO4 
vào 750mL nước cất 2 lần cho vào bình 
phản ứng. Thêm 250 mL dung dịch 
K4[Fe(CN)6] 0,05 (mol/L) từ thiết bị 
nhỏ giọt vào bình phản ứng. Trong suốt 
quá trình phản ứng, kết hợp siêu âm với 
tần số 50Hz và khuấy với tốc độ 1200 
vòng/phút, nhiệt phản ứng duy trì ở 
45
O
C. Kết thúc quá trình phản ứng, sản 
phẩm có màu xám là Ni2[Fe(CN)6] theo 
phương trình phản ứng (1). Sản phẩm 
được tách ra khỏi dung dịch phản ứng 
bằng cách ly tâm 10 phút với tốc độ 
10.000 vòng/phút, rửa sạch 5 lần bằng 
nước cất, sấy khô ở nhiệt độ 60OC dùng 
cho nghiên cứu tiếp theo. 
Hòa tan 0,2 (mol) muối NiSO4 vào 
750ml nước cất 2 lần cho vào bình phản 
ứng. Thêm 250 mL dung dịch 
K3[Fe(CN)6] 0,05 (mol/L) từ thiết bị nhỏ 
giọt vào bình phản ứng. Trong suốt quá 
trình phản ứng, kết hợp siêu âm với tần 
số 50Hz và khuấy với tốc độ 1200 
vòng/phút nhiệt phản ứng duy trì ở 45OC. 
Kết thúc quá trình phản ứng, sản phẩm 
có màu vàng nhạt là Ni3[Fe(CN)6]2 theo 
phương trình phản ứng (2). Sản phẩm 
được tách ra khỏi dung dịch phản ứng 
bằng cách ly tâm 10 phút tốc độ 10.000 
vòng/phút, rửa sạch 5 lần bằng nước cất, 
sấy khô ở nhiệt độ 60OC dùng cho 
nghiên cứu tiếp theo. 
2.3. Xác định các tính chất của vật 
liệu hấp phụ 
 Phổ XRD của vật liệu được chụp 
trên thiết bị nhiễu xạ Scintag-XDS-
2000 với bước sóng Cu Kα (λ=1,54059) 
và góc độ quét 2θ ở 44,9OC. Hình thái 
của vật liệu được chụp trên kính hiển vi 
điện tử truyền qua (JEOL JEM-1400 
Transmission Electron Microscope) kết 
hợp tán xạ tia X (EDS-TEM). 
2.4. Nghiên cứu quá trình hấp phụ 
ion cesium (Cs
+
) của vật liệu 
Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 
2.4.1. Xác định dung lượng hấp phụ 
của vật liệu Ni2[Fe(CN)6] và 
Ni3[Fe(CN)6]2 
Để an toàn trong quá trình nghiên 
cứu, cesium (Cs+) phục vụ cho nghiên 
cứu là muối cesium đồng vị bền. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 15 - 2019 ISSN 2354-1482 
136 
Cân 0,1g vật liệu hấp phụ cho vào 
bình tam giác 250 mL thêm vào đó 100 
mL dung dịch chứa ion Cs+ với dãy 
nồng độ từ 100 đến 500 mg/L tùy theo 
điều kiện nghiên cứu. Nồng độ các ion 
trong thiết bị nghiên cứu không được 
điều chỉnh trong suốt quá trình hấp phụ. 
Bình hấp phụ được đậy kín và lắc trên 
máy lắc (IKA HS 260 basic USA) với 
tốc độ 180 vòng/phút liên tục 24 giờ để 
đảm bảo quá trình hấp phụ đạt trạng 
thái cân bằng, nhiệt độ thực hiện quá 
trình hấp phụ ở nhiệt độ phòng (25OC), 
duy trì ở giá trị pH=5,0. Sau khi kết 
thúc phản ứng, vật liệu hấp phụ được 
tách loại bằng ly tâm 10 phút (Universal 
320- Germany) ở 10.000 vòng/phút, sau 
đó được lọc qua màng lọc 0,24 µm và 
dịch lọc được phân tích trên thiết bị 
AAS và TXRF. 
2.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH 
đến khả năng hấp phụ ion Cs+ của vật 
liệu Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 
Giá trị pH của dung dịch được điều 
chỉnh đến các thang giá trị nghiên cứu 
pH 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0 
bằng dung dịch HNO3 hay NaOH (0,01-
1N). Sau 24 giờ phản ứng, vật liệu hấp 
phụ được tách loại bằng ly tâm 10 phút 
(Universal 320- Germany) ở 10.000 
vòng/phút, sau đó được lọc qua màng 
lọc 0,24 µm và dịch lọc được phân tích 
bằng thiết bị AAS và TXRF. 
2.4.3. Khảo sát tốc độ phản ứng 
Chuẩn bị 25 bình phản ứng, cân 
0,3g chất hấp phụ Ni2[Fe(CN)6] cho vào 
từng bình tam giác 250 ml, thêm vào đó 
100 mL dung dịch chứa ion Cs+ với 
nồng độ 0,3 mg/L, nhiệt độ và giá trị 
pH = 4,0 được duy trì trong suốt quá 
trình hấp phụ. Bình hấp phụ được đậy 
kín và lắc trên máy lắc (IKA HS 260 
basic USA) với tốc độ 180 vòng/phút. 
Sau 5 phút phản ứng, liên tục lấy mẫu 
lần lượt sau 1 phút. Sau khi lấy mẫu, tất 
cả các mẫu được xử lý như mô tả ở trên 
và phân tích ion Cs+ bằng thiết bị AAS 
và TXRF. 
Chuẩn bị 25 bình phản ứng, cân 
0,1g chất hấp phụ Ni3[Fe(CN)6]2 cho 
vào từng bình tam giác 250 ml, thêm 
vào đó 100 mL dung dịch chứa ion Cs+ 
với nồng độ 0,3 mg/L, nhiệt độ và giá 
trị pH =4,0 được duy trì trong suốt quá 
trình hấp phụ. Bình hấp phụ được đậy 
kín và lắc trên máy lắc (IKA HS 260 
basic USA) với tốc độ 180 vòng/phút. 
Sau 5 phút phản ứng, liên tục lấy mẫu 
lần lượt sau 1 phút. Sau khi lấy mẫu, tất 
cả các mẫu được xử lý như mô tả ở trên 
và phân tích ion Cs+ bằng thiết bị AAS 
và TXRF. 
Các quy trình này được thực hiện 
trong suốt quá trình nghiên cứu. Hàm 
lượng cesium hấp phụ được tính bởi sự 
thay đổi nồng độ ban đầu và hàm 
lượng còn lại của cesium trong trong 
dung dịch trên khối lượng của vật liệu 
hấp phụ. 
Hàm lượng cesium bị hấp phụ được 
tính theo công thức sau: 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 15 - 2019 ISSN 2354-1482 
137 
Trong đó q là hàm lượng cesium bị 
hấp phụ hay dung lượng hấp phụ của 
vật liệu (mg/g chất hấp phụ); Ci và Ce 
là nồng độ ion Cs+ trước và sau khi hấp 
phụ tương ứng (mg/mL), V thể tích 
dung dịch (mL), B là khối lượng của vật 
liệu hấp phụ được sử dụng (g). 
Phương trình hấp phụ Langmuir 
qe 
Trong đó qe là lượng ion Cs+ bị hấp 
phụ bởi vật liệu (mg/g), qm dung lượng 
hấp phụ cực đại của ion Cs+, Ce nồng độ 
đầu của tại một điểm của quá trình hấp 
phụ (mg/L), b hằng số thực nghiệm. 
Phương trình hấp phụ 
Freundlich 
Với qe là lượng ion Cs
+
 bị hấp phụ 
bởi vật liệu (mg/g), K, n là hằng số 
thực nghiệm khi phản ứng đạt trạng 
thái cân bằng. 
3. Kết quả và thảo luận 
3.1. Tính chất của vật liệu hấp phụ 
Tính chất vật liệu dùng cho nghiên 
cứu được xác định thông qua các phổ 
XRD và TEM của các loại vật liệu. Kết 
quả nghiên cứu phổ XRD lần lượt của 
Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 thể hiện 
như hình 1. 
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0
50
100
150
200
250
300
L
n
(c
o
u
n
ts
)
2theta
Ni
3
[Fe(CN)
6
]
Ni
2
[Fe(CN)
6
]
2
Hình 1: Phổ XRD của Ni2[Fe(CN)6] và 
Ni3[Fe(CN)6]2 
Theo kết quả phổ đồ XRD ở Hình 1, 
ta thấy các giá trị 2 theta tại 15,2; 17; 25; 
31; 35; 40; 44; 45; 45,5; 50; 54; 57 là 
các peak đặc trưng của Ni3[Fe(CN)6]2. 
Khi so sánh kết quả phân tích phổ đồ 
với công bố trước đây của Ali và cộng 
sự [14] có sự tương đồng. 
Phổ đồ XRD của Ni2[Fe(CN)6]2 cho 
thấy tại các giá trị 2 theta hoàn toàn 
trùng khớp với chuẩn theo Hình 2 [15], 
với đường (1) là mẫu thực, đường (2) là 
chuẩn 1010373.cif, phân tích bằng phần 
mềm Fullfrop suit 072017. 
Hình 2: Phổ XRD của Ni2[Fe(CN)6] so sánh với chuẩn 1010373.cif 
Hình thái của vật liệu được chụp với phổ tán sắc năng lượng tia X (JEOL JEM-
1400 Energy-dispersive X-ray) 
(1) 
(2) 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 15 - 2019 ISSN 2354-1482 
138 
(A1)TEM của Ni3[Fe(CN)6]2 (A2)TEM + lớp tán xạ của Ni (A3)TEM + lớp tán xạ của Fe 
(B1) TEM of Ni2Fe(CN)6 (B2) TEM + lớp tán xạ của Ni (B3) TEM + lớp tán xạ của Fe 
Hình 3: Ảnh EDX-TEM của Ni3[Fe(CN)6]2 và Ni2[Fe(CN)6] 
Từ hình 3 cho thấy dạng của vật 
liệu Ni3[Fe(CN)6]2 và Ni2[Fe(CN)6] có 
kích thước là nano mét tuy nhiên đối 
với Ni3[Fe(CN)6]2 có cấu trúc mạng tinh 
thể phức tạp hơn so với Ni2[Fe(CN)6]. 
Trong quá trình tổng hợp các dạng 
nano thì lượng dư muối NiSO4 thúc đẩy 
quá trình phản ứng chuyển về dạng 
Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 là các 
dạng phức không tan. Theo phương 
trình (3), (4) khi tổng hợp vật liệu, nếu 
như NiSO4 thiếu thì có thể sản sinh ra 
các dạng muối phức như 
K2Ni[Fe(CN)6]; K2Ni2[Fe(CN)6]2 tan. 
NiSO4 (dư) + K4[Fe(CN)6] → Ni2[Fe(CN)6] + 2K2SO4 (3) 
NiSO4 (dư) + 2K3[Fe(CN)6] → Ni3[Fe(CN)6]2 + 3K2SO4 (4) 
Khi phân tích phổ XRD của vật 
liệu bằng phần mềm Fullfrop suit 
072017 kết hợp với phổ EDX-TEM của 
Ni3[Fe(CN)6]2 và Ni2Fe(CN)6 như (hình 
1, 2, 3). Nikel hexacyanoferate có cấu 
trúc mạng lưới hệ tinh thể là sự sắp xếp 
các khối lập phương với nhau. Cấu trúc 
của từng khối lập phương là do sự sắp 
xếp tổ hợp các nguyên tố (Ni, Fe), trong 
đó niken và sắt được đặt trong một 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 15 - 2019 ISSN 2354-1482 
139 
mạng khối trung tâm. Các nguyên tử 
được sắp xếp theo cách mà các nguyên 
tử sắt được bao quanh bởi các nguyên 
tử nitơ trong khi các nguyên tử nikel 
được bao quanh bởi các nguyên tử 
carbon cấu trúc đó được đề xuất như 
hình 4. Cấu trúc này tương đồng với 
công trình nghiên cứu của Wu và cộng 
sự [16] khi nghiên cứu cấu trúc của 
Prussian blue. Theo Wu và cộng sự, 
nhiệt độ tổng hợp vật liệu có ảnh hưởng 
đến trật tự sắp xếp các nguyên tử, ảnh 
hưởng đến hình thái vật liệu. 
Hình 4: Cấu trúc tinh thể Nikel hexacyanoferate 
3.2. Quá trình hấp phụ cesium 
(Cs
+
) của vật liệu 
3.2.1. Xác định dung lượng hấp phụ 
của vật liệu Ni2[Fe(CN)6] và 
Ni3[Fe(CN)6]2 
Quá trình hấp phụ được thực hiện 
tại nhiệt độ 25OC ở pH=5,0. Kết quả 
dung lượng hấp phụ ion Cs+ lên trên vật 
liệu được thể hiện tại bảng 1. Khi đạt 
trạng thái cân bằng lượng Cs+ mất đi 
trong dung dịch được tính theo công 
thức tại mục 2.4.3. 
Bảng 1: Dung lượng hấp phụ ion Cs+ bởi Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 
theo các thang nồng độ 
Ni2[Fe(CN)6] Ni3[Fe(CN)6]2 
Nồng độ 
dung dịch 
(mg/L) 
Dung 
lượng hấp 
phụ Cs+ 
(mg/g) 
Số mili 
đương 
lượng Cs+ 
bị hấp phụ 
(meq/g) 
Nồng độ 
dung dịch 
Dung 
lượng hấp 
phụ Cs+ 
(mg/g) 
Số mili 
đương 
lượng Cs+ 
bị hấp phụ 
(meq/g) 
99,996 49,899 0,375 99,996 49,62186 0,373 
169,572 84,565 0,636 169,572 84,26412 0,634 
203,204 100,176 0,754 203,204 100,5861 0,757 
255,986 120,639 0,908 255,986 124,6648 0,953 
292,506 133,527 1,005 292,506 122,5825 0,994 
354,327 134,422 1,011 354,327 124,422 0,936 
399,415 132,779 0,999 399,415 122,779 0,924 
450,011 133,559 1,005 450,011 123,559 0,949 
500,193 132,123 0,994 500,193 122,123 0,919 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 15 - 2019 ISSN 2354-1482 
140 
Kết quả từ bảng 1 cho thấy, khi 
đạt trạng thái cân bằng mặc dù nồng 
độ Cs+ có tăng lên nữa thì dung lượng 
hấp phụ cực đại của vật liệu không 
tăng. Đối với vật liệu Ni2[Fe(CN)6], 
dung lượng hấp phụ cực đại dao động 
từ 133-134,5 mg/g còn đối với 
Ni3[Fe(CN)6]2 thì dung lượng hấp phụ 
cực đại dao động từ 122-124,5 mg/g. 
Dùng phần mềm Originlab 8.5.1 
để phân tích kết quả tại bảng 1, các 
thông số của quá trình hấp phụ đẳng 
nhiệt ion Cs+ lên vật liệu Ni2[Fe(CN)6] 
và Ni3[Fe(CN)6]2 theo mô hình 
Langmuir và Freundlich được thể hiện 
tại hình 5, bảng 2. 
Bảng 2: Các thông số của phương trình hấp phụ Langmuir và Freundlich đối với 
ion Cs+ trên vật liệu hấp phụ 
Vật liệu hấp phụ Ni2[Fe(CN)6] 
Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 
Ion bị hấp phụ qm (mg/g) b R
2
Cs
+
 208,440 0,004 0,873 
Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 
Ion bị hấp phụ KF (mg/g) 1/n R
2
Cs
+
 8,163 0, 465 0,791 
Vật liệu hấp phụ Ni3[Fe(CN)6]2 
Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 
Ion bị hấp phụ qm (mg/g) b R
2
Cs
+
 178,994 0,005 0,814 
Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 
Ion bị hấp phụ KF (mg/g) 1/n R
2
Cs
+
 11,115 0, 403 0,708 
Phương trình hấp phụ Langmuir 
theo lý thuyết 
; tuy nhiên, 
giá trị b của số liệu thực nghiệm tiến về 
giá trị zero đồng thời dung lượng hấp 
phụ cực đại theo như tính toán (qmax) 
lớn hơn rất nhiều so với giá trị thực 
nghiệm đối với cả hai vật liệu hấp phụ. 
Xét các thông số quá trình hấp phụ đạt 
đến trạng thái cân bằng riêng đối với 
mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 
có giá trị 1/n < 1 là phù hợp với lý 
thuyết. Tuy nhiên, giá trị R2 trong 
khoảng 0,708 - 0,790 đối với cả hai 
trường hợp là rất thấp. Quá trình hấp 
phụ ion Cs+ trong nước bởi hai loại vật 
liệu Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 
không tuân theo quy luật của quá trình 
hấp phụ đơn thuần, nên 2 mô hình hấp 
phụ Langmuir và Freundlich không thể 
mô tả quá trình này. Điều này có sự 
tương đồng với công bố của nhóm tác 
giả B. Li và cộng sự [12]. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 15 - 2019 ISSN 2354-1482 
141 
100 200 300 400 500
40
60
80
100
120
140
 Cs
+
/Ni
2
[Fe(CN)
6
]
 Langmuir isotherm curve
 Freundlich isotherm curve
q
e
(m
g
/g
)
C
e
(mg/L)
100 200 300 400 500
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
 Cs
+
/Ni
3
[Fe(CN)
6
]
2
 Langmuir isotherm curve
 Freundlich isotherm curve
q
e
(m
g
/g
)
C
e
(mg/L)
Hình 5: Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt của Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 
đối với ion Cs+ 
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH 
đến khả năng hấp phụ ion Cs+ của vật 
liệu Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 
Kết quả thực nghiệm được thể hiện 
qua hình 6, đối với Ni2[Fe(CN)6] khi 
giá trị pH=2 thì quá trình hấp phụ gặp 
khó khăn, dung lượng hấp phụ của vật 
liệu thấp. Khi giá trị pH là 3,4,5 dung 
lượng hấp phụ của quá trình đạt giá trị 
cực đại, nhưng đến khi pH đạt đến các 
giá trị 6, 7, 8, 9 thì dung lượng hấp phụ 
giảm có thể do Ni trên bề mặt chất hấp 
phụ bị hydrat hóa, tạo thành một lớp 
màng trên bề mặt chất hấp phụ, hạn chế 
quá trình tiếp xúc của ion Cs+ lên bề 
mặt chất hấp phụ và cũng có thể do thay 
đổi điện tích trong dung dịch, làm cho 
ion Cs
+
 không tương tác hút tĩnh điện 
với bề mặt. Từ kết quả cho thấy quá 
trình hấp phụ ion Cs+ của vật liệu 
Ni2[Fe(CN)6] đạt dung lượng hấp phụ 
cao nhất, tại giá trị pH từ 3-5 tại pH =4,0 
thì giá trị hấp dung cực đại của 
Ni2[Fe(CN)6] là 134 mg/g. 
 Riêng đối với Ni3[Fe(CN)6]2 sự 
thay đổi pH không ảnh hưởng nhiều đến 
quá trình hấp phụ. Trong dãy pH từ 3-7, 
dung lượng hấp phụ gần như không 
thay đổi nhiều, có thể là do cấu trúc 
hình khối lập phương của vật liệu, trong 
quá trình thay đổi của môi trường dung 
dịch, để ứng phó sự thay đổi đó thì 
trong phân tử có thể có sự dịch chuyển 
các điện tích. Tại các giá trị pH 2, 8, 9 
thì dung lượng hấp phụ giảm. 
1 2 3 4 5 6 7 8 9
40
60
80
100
120
140
q
e
(m
g
/g
)
pH
 Ni
3
[Fe(CN)
6
]
2
 Ni
2
[Fe(CN)
6
]
Hình 6: Ảnh hưởng của pH đến quá 
trình hấp phụ ion Cs+ lên vật liệu 
Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 15 - 2019 ISSN 2354-1482 
142 
3.2.3. Khảo sát tốc độ phản ứng 
Quá trình hấp phụ được thực hiện 
như theo mục 2.4.3 và phản ứng được 
thực hiện tại giá trị pH=4, trong quá 
trình khảo sát tốc độ phản ứng của thí 
nghiệm này dùng nồng độ Cs+ trong 
dung dịch loãng. Kết quả được thể hiện 
tại hình 7. Từ kết quả cho thấy phản 
ứng đạt cân bằng trong thời gian 
khoảng 15 phút và ion Cs+ bị loại khỏi 
dung dịch lên đến 98% đối với 
Ni2[Fe(CN)6]. Đối với Ni3[Fe(CN)6]2 thì 
quá trình hấp phụ đạt trạng thái cân 
bằng chậm, phản ứng đạt cân bằng phải 
mất đến 20 giờ và ion Cs+ bị loại ra 
khỏi dung dịch là 91%. Tốc độ phản 
ứng của loại vật liệu Ni3[Fe(CN)6]2 
chậm có thể do cấu trúc của loại vật liệu 
này có sự cân bằng về mặt điện tích, 
cấu trúc bền vững nên quá trình hấp phụ 
khó xảy ra. 
5 10 15 20 25
0
20
40
60
80
100
%
 io
n
 C
s+
 r
e
m
o
ve
d
Time (min)
% ion Cs+ removed by Ni
2
[Fe(CN)
6
]
0 5 10 15 20 25
0
20
40
60
80
100
% ion Cs+ removed by Ni
3
[Fe(CN)
6
]
%
 io
n
 C
s+
 r
e
m
o
ve
d
Time (hour)
Hình 7: Ảnh hưởng thời gian đến quá trình hấp phụ ion Cs+ của Ni2[Fe(CN)6] 
và Ni3[Fe(CN)6]2 
Khi so sánh hai loại vật liệu 
Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]2 cho 
thấy loại vật liệu Ni2[Fe(CN)6]2 dễ điều 
chế, có khả năng loại ion Cs+ lên đến 
98% đồng thời dễ áp dụng vào thực tế. 
4. Kết luận 
 Đã tổng hợp được 2 loại vật liệu 
Ni2[Fe(CN)6] và Ni3[Fe(CN)6]3 có kích 
thước nano mét làm vật liệu hấp phụ ion 
Cs
+, khi so sánh 2 loại vật liệu này mặc 
dù Ni3[Fe(CN)6]3 có kích thước nhỏ 
hơn, nhưng Ni2[Fe(CN)6] có dung lượng 
hấp phụ ion Cs+ cao hơn và thời gian 
phản ứng ngắn hơn. Quá trình hấp phụ 
ion Cs
+
 của vật liệu Ni2[Fe(CN)6] xảy 
ra với hiệu suất tốt nhất ở trong dãy pH 
3-5, dung lượng trao đổi ion cực đại của 
vật liệu ở pH=4 đối với ion Cs+ là 1,01 
meq/g. Phản ứng đạt cân bằng trong 
thời gian khoảng 15 phút và ion Cs+ bị 
loại khỏi dung dịch lên đến 98%. Cả hai 
mô hình hấp phụ Langmuir và 
Freundlich không thể mô tả quá trình 
hấp phụ. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 15 - 2019 ISSN 2354-1482 
143 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. D.J. Yang, S. Sarina, H. Zhu, H. Liu, Z. Zheng, M. Xie, S. V. Smith, S. 
Komarneni (2011), “Capture of radioactive cesium and iodide ions from water by 
using titanate nanofibers and nanotubes,” Angew. Chem. Int. Edit., vol. 50, pp. 
10594–10598 
2. T. J. Yasunari, A. Stohl, R. S. Hayano, J. F. Burkhart, S. Eckhardt, T. 
Yasunari (2011), “137 Cesium deposition and contamination of Japanese soils due to 
the Fukushima nuclear accident,” Proc. Natl. Acad. Sci., vol. 108, pp. 19530– 19534 
3. 
nhan-o-trung-quoc-va-nhung-quan-ngai-cua-viet-nam.html 
4. R. Sheha (2012), “Synthesis and characterization of magnetic 
hexacyanoferrate (II) polymeric nanocomposite for separation of cesium from 
radioactive waste solutions,” J. Colloid Interface Sci., vol. 388, pp. 21–30 
5. E. H. Borai, R. Harjula, L. Malinen, A Paajanen (2009), “Efficient removal of 
cesium form low-level radioactive liquid waste using natural and impregnated zeolite 
minerals,” J. Hazard. Mater., vol. 172, no.1, pp. 416–422 
6. T. A. Todd, V. N. Romanovskiy (2005), “A comparison of crystalline 
silicotitanate and ammonium molybdophosphate-polyacrylonitrile composite sorbent for 
the separation of cesium from acidic waste,” Radio Che., vol. 47, no. 4, pp. 398–402 
7. P. A. Hass (1993), “A review of information on ferrocyanide solid for removal 
of cesium from solutions,” Sep. Sci. Technol., vol. 28, pp. 2479–2506 
8. H. Mimura, J. Lehto, R. Harjula (1997), “Selective removal of cesium from 
simulated high-level liquid wastes by insoluble ferrocyanides,” J. Nucl. Sci. Technol., 
vol. 34, pp. 607–609 
9. L.-Neskovic, C.; Fedoroff, M. Fixation (1989), “Mechanisms of cesium on 
nickel and zinc ferrocyanides”, Solvent Extr. Ion Exch. vol 7, pp.131–158 
10. H. Guo, T.t. Li, W.w. Chen, L. x. Liu, J.l. Qiao, J. j. Zhang (2015), “Self-
assembly formation of hollow Ni-Fe-O nanocage architectures by metal-rganic 
frameworks with high-performance lithium storage” , J. Scientificreports, pp. 1-10 
11. J. Narang, N. Chauhan, C.S Pundir (2013), “Construction of triglyceride 
biosensor based on nickel oxide-chitosan/zinc oxide/zinc hexacyanoferrate film. Int. 
J. Biol. Macromol, vol 60, pp. 45–51 
12. B. Li, J. Liao, J. j. Wu, D. Zhang, N. Liu (2008), “Removal of radioactive 
cesium from solutions by zinc ferrocyanide”, J. Nuclear Sci. and Tech, vol 19, no 2, 
pp. 88-92 
13. V. assal, U. Shanker, S. Shankar (2015), “Synthesis, Characterization and 
Applications of Nano-structured Metal Hexacyanoferrates: A Review, J. Environ 
Anal. Chem 2, vol 2, no. 2, pp. 1-14 
14. S. R. Ali, P. Chandra, M. Latwal, S.K. Jain, V.K. Bansal (2011), “Synthesis 
of Nickel Hexacyanoferrate Nanoparticles and Their Potential as Heterogeneous 
Catalysts for the Solvent-Free Oxidation of Benzyl Alcohol”, Chin J Catal vol 32, pp. 
1844–1849 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI, SỐ 15 - 2019 ISSN 2354-1482 
144 
15. C.D. Wessels, S.V. Peddada, R.A. Huggins, Y. Cui (2011), “Nickel 
hexacyanoferrate nanoparticle electrodes for aqueous sodium and potassiu ion 
batteries”. Nano Lett No.11, pp. 5421-5425 
16. X. L. Wu, M. H. Cao, C. W. Hu, and X. Y. He (2006), “Sonochemical 
Synthesis of Prussian Blue Nanocubes from a Single-Source Precursor” J. Crystal 
Growth & Design, ACS, vol.6 , no.1, pp. 26–28 
INVESTIGATE THE ADSORPTION OF CESIUM ION (Cs
+
) ON 
Ni2[Fe(CN)6] AND Ni3[Fe(CN)6]2 NANOPARTICLES 
ABSTRACT 
Ni2[Fe(CN)6] and Ni3[Fe(CN)6]2 nanoparticle adsorbents for removal Cs
+ 
ion 
from solution have been successfully synthesized. Comparison between two materials, 
the Cs 
+
 ion adsorption capacity of Ni2[Fe(CN)6] was higher than Ni3[Fe(CN)6]2 and 
the reaction time was shorter. The Cs
+
 ion
absorption by Ni2[Fe(CN)6] nanoparticle 
depends on the pH, the maximum absorption capacity of the material at pH = 4 is 
1.01 meq/g. After 15 minutes, about 98% of initial ion Cs
+
 concentration was 
removed from solution, the adsorption data did not accord with Langmuir and 
Freundlich isotherms. The high adsorption capacity and good performance on other 
aspects, make the Ni2[Fe(CN)6] nanoparticle a promising adsorbent for the removal 
of ion Cs
+
 from water. 
Keywords: Cesium, adsorption, Ni2[Fe(CN)6],Ni3[Fe(CN)6]2, nanoparticle 
(Received: 5/6/2019, Revised: 5/7/2019, Accepted for publication: 16/12/2019)